邦納傳感器——紅外傳感器的分類介紹

常見紅外傳感器可分為熱傳感器和光子傳感器。

　　一、熱傳感器

　　熱傳感器是利用入射紅外輻射引起傳感器的溫度變化，進而使有關物理參數發生相應的變化，通過測量有關物理參數的變化來確定紅外傳感器所吸收的紅外輻射。

　　熱探測器的主要優點是對應的波段寬，可以在室溫下工作，使用方便。但是，熱傳感器響應時間長、靈敏度低，一般用于低頻調制應用。

　　熱傳感器主要類型有：熱敏傳感器型，熱電偶型，高萊氣動型和熱釋放電型四種。

　　1、熱敏電阻型傳感器

　　熱敏電阻型傳感器由錳、鎳和鈷的氧化物混合然后燒制而成。熱敏電阻一般做成薄片。當紅外輻射照射在熱敏電阻上時，其溫度升高，電阻值降低。通過測量熱敏電阻值的變化，可以知道入射紅外輻射的強度，從而判斷產生紅外輻射的物體的溫度。

　　2、熱電偶型傳感器

　　熱電偶型傳感器由熱電功率差異很大的兩種材料組成。當紅外輻射到達兩種金屬材料形成的閉環的結點時，結點的溫度升高。另一個沒有被紅外輻射照射的結處于較低溫度，此時在閉環中會產生熱電流。同時在回路中產生熱電勢，熱電勢的大小反映了紅外輻射的接觸吸收強度。用熱電勢制成的紅外傳感器稱為熱電偶紅外傳感器。由于其時間常數大、響應時間長、動態特性差，調制頻率應限制在10HZ以下。

　　3、高萊氣動型傳感器

　　高萊氣動型傳感器利用氣體吸收紅外輻射的特性，溫度升高，體積增大來反映紅外輻射的強度。它有一個氣室，通過一根小管連接到一個柔性片材上。片材背向管道的一側是一面鏡子。空氣電池的正面附有吸收器模具，這是一種低熱容量的薄膜。紅外輻射通過窗口入射到吸收模上，吸收模將吸收的熱能傳遞給氣體，使氣體溫度和氣壓升高，從而使柔性鏡移動。在腔室的另一側，一束可見光通過光柵聚焦在柔性鏡上，由柔性鏡反射的光柵圖像通過光柵投射到光電管上。當柔性鏡因壓力變化而移動時，柵像和柵光闌的相對位移會改變落在光電管上的光量，光電管的輸出信號也會發生變化。這種變化反射了入射的紅外光。輻射強度。該傳感器具有靈敏度高、性能穩定的特點。但響應時間長，結構復雜，強度差，只適合在實驗室使用。

　　4、熱釋電型傳感器

　　熱釋電型傳感器是一種具有極化現象的熱晶體或“鐵電體”。鐵電體的極化（每單位面積的電荷）與溫度有關。當紅外輻射照射到極化鐵電片表面時，使片材溫度升高，極化強度降低，表面電荷減少，相當于釋放了一部分電荷，所以稱為熱釋電。傳感器。如果負載電阻連接到鐵電片上，負載電阻上就會產生電信號輸出。輸出信號的大小取決于板材溫度變化的速度，從而反映入射紅外輻射的強度?？梢钥闯?，熱釋電紅外傳感器的電壓響應度與入射輻射的變化率成正比。當恒定的紅外輻射照射在熱釋電傳感器上時，傳感器沒有電信號輸出。只有當鐵電體的溫度在變化的過程中，才有電信號輸出。因此，必須對紅外輻射進行調制（或斬光），使恒定的輻射變為交變輻射，不斷使傳感器的溫度變化產生熱釋電并輸出交變信號。

　　二、光子傳感器

　　光子傳感器利用某些半導體材料在入射光的照射下產生光子效應，從而改變材料的電學特性。通過測量電特性的變化，可以知道紅外輻射的強度。利用光子效應制成的紅外傳感器。統稱為光子傳感器。光子傳感器的主要特點是靈敏度高、響應速度快、響應頻率高。但一般要在低溫下工作，檢測波段窄。

　　按照光子傳感器的工作原理，一般可分為內光電和外光電傳感器兩種，后者又分為光電導傳感器、光生伏特傳感器和光磁電傳感器等三種。

　　1、外光電傳感器

　　當光照射在某些材料的表面時，如果入射光的光子能量足夠大，材料的電子就可以從表面逸出。這種現象稱為外部光電效應或光電子發射效應。光電二極管、光電倍增管等屬于這類電子傳感器。它的響應速度比較快，一般只有幾納秒。但電子的逃逸需要較大的光子能量，僅適合在近紅外輻射或可見光范圍內使用。

　　2、光電導傳感器

　　當紅外輻射照射到某些半導體材料表面時，半導體材料中的一些電子和空穴可以從原來的非導電束縛態轉變為導電自由態，從而提高了半導體的導電性。這種現象稱為光電導現象。用光電導現象制成的傳感器稱為光電導傳感器，如硫化鉛、硒化鉛、銻化銦、碲化汞等材料均可制成光電導傳感器。使用光電導傳感器時，需要制冷和一定的偏置電壓，否則會降低響應速度，噪聲大，響應帶窄，導致紅外傳感器損壞。

　　3、光生伏特傳感器

　　當紅外輻射照射在某些半導體材料的PN結上時，自由電子在結內電場的作用下向N區移動。如果 PN 結開路，則會在 PN 結上產生一個額外的電勢，稱為光生電勢。電動勢。利用這種效應制成的傳感器或 PN 結傳感器。常用材料有砷化銦、銻化銦、碲化汞、碲化鉛錫等。

　　4、光磁電傳感器

　　當紅外輻射照射到某些半導體材料的表面時，半導體材料中的一些電子和空穴會向內部擴散。如果在擴散過程中受到強磁場的影響，電子和空穴就會向一個方向偏離，從而產生開路電壓。這種現象稱為光磁電效應。利用這種效應制成的紅外傳感器稱為光電傳感器。

　　光電傳感器無需制冷，響應帶寬可達7μM左右，時間常數小，響應速度快，無需偏置電壓，內阻極低，噪聲小，具有良好的穩定性和可靠性。但其靈敏度低，低噪聲前置放大器制作難度大，影響使用。

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