紅外傳感器分類

紅外線，實(shí)質(zhì)上是一種電磁放射波，其波長(zhǎng)范圍大致在0.78μm～1000μm頻譜范圍內(nèi)，因其是位于可見光中紅光以外的光線，故而得名為紅外線。

任何溫度高于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)向外部空間以紅外線的方式放射能量。利用紅外放射實(shí)現(xiàn)相關(guān)物理量測(cè)量的傳感技術(shù)，即為紅外傳感技術(shù)。紅外傳感技術(shù)是近年來發(fā)展最快的技術(shù)之一，紅外傳感器目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、天文、氣象、軍事、工業(yè)和民用等眾多領(lǐng)域，起著不可替代的重要作用。

按檢測(cè)機(jī)理不同，通常將紅外傳感器分為熱式和光子式（也稱量子式）兩大類。熱式是利用紅外放射的熱效應(yīng)，即當(dāng)熱式傳感器的敏感元件吸收所入射的紅外放射后，其溫度隨之變化，進(jìn)而使敏感元件的相關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過對(duì)這些物理參數(shù)及其變化的測(cè)量就可確定傳感器所吸收的紅外放射量。熱式傳感器主要優(yōu)點(diǎn)是：響應(yīng)波段達(dá)整個(gè)紅外區(qū)域，可以在常溫下工作，輕便可靠，成本較低，使用簡(jiǎn)單方便等。但其不足之處是響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)（ms級(jí)），靈敏度較低，一般用于低頻調(diào)制的場(chǎng)合。常用的熱式紅外傳感器類型主要有熱敏電阻/(微)放射熱計(jì)型、熱電偶/熱電堆型、高萊氣動(dòng)型和熱釋電型等。其中，熱釋電型的敏感元件通常采用具有熱釋電效應(yīng)的晶體材料，具有檢測(cè)效率高，頻率響應(yīng)最寬，能探測(cè)放射信號(hào)的快速變化等顯著優(yōu)點(diǎn)，故該類傳感器發(fā)展較快，應(yīng)用范圍也較廣。

光子式紅外傳感器是利用紅外放射的光子效應(yīng)而進(jìn)行工作的傳感器。所謂光子效應(yīng)，是指當(dāng)有紅外線入射到某些半導(dǎo)體材料上時(shí)，紅外放射中的光子流與半導(dǎo)體材料中的電子相互作用，改變了電子的能量狀態(tài)，從而引起各種電學(xué)現(xiàn)象。通過測(cè)量半導(dǎo)體材料中電子性質(zhì)的變化，就可以知道相應(yīng)紅外放射的強(qiáng)弱。光子探測(cè)器類型主要有內(nèi)光電探測(cè)器、外光電探測(cè)器、自由載流子式探測(cè)器、QWIP量子阱式探測(cè)器等。內(nèi)光電探測(cè)器又細(xì)分為光電導(dǎo)型、光生伏特型和光磁電等類型。光子探測(cè)器的主要特點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快，具有較高的響應(yīng)頻率，但缺點(diǎn)是探測(cè)波段較窄，一般工作于低溫（為保持高靈敏度，常采用液氮或溫差電制冷等方式，將光子探測(cè)器冷卻至較低的工作溫度）