Volgens de classificatie kunnen infraroodsensoren worden onderverdeeld in thermische sensoren en fotonensensoren.

Thermische sensor

De thermische detector gebruikt het detectie-element om infraroodstraling te absorberen, waardoor een temperatuurstijging ontstaat, die vervolgens gepaard gaat met veranderingen in bepaalde fysieke eigenschappen. Door de veranderingen in deze fysieke eigenschappen te meten, kan de energie of kracht die het absorbeert worden gemeten. Het specifieke proces is als volgt: De eerste stap is het absorberen van infraroodstraling door de thermische detector om een ​​temperatuurstijging te veroorzaken; de tweede stap is het gebruik van enkele temperatuureffecten van de thermische detector om de temperatuurstijging om te zetten in een verandering in elektriciteit. Er zijn vier soorten veranderingen in fysieke eigenschappen die vaak worden gebruikt: thermistortype, thermokoppeltype, pyro-elektrisch type en Gaolai pneumatisch type.

# Thermistortype

Nadat het warmtegevoelige materiaal infraroodstraling absorbeert, stijgt de temperatuur en verandert de weerstandswaarde. De grootte van de weerstandsverandering is evenredig met de geabsorbeerde infraroodstralingsenergie. Infrarooddetectoren die worden gemaakt door de weerstand te veranderen nadat een stof infraroodstraling heeft geabsorbeerd, worden thermistors genoemd. Thermistoren worden vaak gebruikt om thermische straling te meten. Er zijn twee soorten thermistors: metaal en halfgeleider.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): weerstandswaarde; T: temperatuur; A, C, D: constanten die variëren afhankelijk van het materiaal.

De metalen thermistor heeft een positieve weerstandstemperatuurcoëfficiënt en de absolute waarde ervan is kleiner dan die van een halfgeleider. De relatie tussen weerstand en temperatuur is in wezen lineair en heeft een sterke weerstand tegen hoge temperaturen. Het wordt meestal gebruikt voor temperatuursimulatiemetingen;

Halfgeleiderthermistors zijn precies het tegenovergestelde: ze worden gebruikt voor stralingsdetectie, zoals alarmen, brandbeveiligingssystemen en het zoeken en volgen van thermische radiatoren.

# Thermokoppeltype

Thermokoppel, ook wel thermokoppel genoemd, is het eerste thermo-elektrische detectieapparaat en het werkingsprincipe is pyro-elektrisch effect. Een kruispunt dat bestaat uit twee verschillende geleidermaterialen kan op het kruispunt een elektromotorische kracht genereren. Het uiteinde van het thermokoppel dat straling ontvangt, wordt het hete uiteinde genoemd en het andere uiteinde wordt het koude uiteinde genoemd. Het zogenaamde thermo-elektrische effect, dat wil zeggen dat als deze twee verschillende geleidermaterialen in een lus worden aangesloten, er stroom in de lus wordt gegenereerd als de temperatuur bij de twee verbindingen verschillend is.

Om de absorptiecoëfficiënt te verbeteren, wordt op het hete uiteinde zwarte goudfolie geïnstalleerd om het materiaal van het thermokoppel te vormen, dat metaal of halfgeleider kan zijn. De structuur kan een lijn- of een strookvormig geheel zijn, of een dunne film gemaakt door vacuümdepositietechnologie of fotolithografietechnologie. Thermokoppels van het entiteitstype worden meestal gebruikt voor temperatuurmeting, en thermokoppels van het dunnefilmtype (bestaande uit vele thermokoppels in serie) worden meestal gebruikt om straling te meten.

De tijdconstante van de infrarooddetector van het thermokoppeltype is relatief groot, dus de responstijd is relatief lang en de dynamische kenmerken zijn relatief slecht. De frequentie van de stralingsverandering aan de noordzijde moet over het algemeen lager zijn dan 10 Hz. In praktische toepassingen worden vaak meerdere thermokoppels in serie geschakeld om een ​​thermozuil te vormen die de intensiteit van infraroodstraling kan detecteren.

# Pyro-elektrisch type

Pyro-elektrische infrarooddetectoren zijn gemaakt van pyro-elektrische kristallen of “ferro-elektrische materialen” met polarisatie. Pyro-elektrisch kristal is een soort piëzo-elektrisch kristal, dat een niet-centrosymmetrische structuur heeft. In de natuurlijke staat vallen de positieve en negatieve ladingscentra niet in bepaalde richtingen samen, en wordt er een bepaalde hoeveelheid gepolariseerde ladingen gevormd op het kristaloppervlak, wat spontane polarisatie wordt genoemd. Wanneer de kristaltemperatuur verandert, kan dit ervoor zorgen dat het centrum van de positieve en negatieve ladingen van het kristal verschuift, waardoor de polarisatielading op het oppervlak dienovereenkomstig verandert. Gewoonlijk vangt het oppervlak zwevende ladingen in de atmosfeer op en handhaaft het een elektrisch evenwichtstoestand. Wanneer het oppervlak van het ferro-elektrische materiaal zich in elektrisch evenwicht bevindt, wanneer infraroodstralen op het oppervlak ervan worden gestraald, stijgt de temperatuur van het ferro-elektrische materiaal (plaat) snel, neemt de polarisatie-intensiteit snel af en neemt de gebonden lading scherp af; terwijl de drijvende lading op het oppervlak langzaam verandert. Er is geen verandering in het interne ferro-elektrische lichaam.

In zeer korte tijd vanaf de verandering in de polarisatie-intensiteit, veroorzaakt door de temperatuurverandering naar de elektrische evenwichtstoestand op het oppervlak, verschijnen er overtollige zwevende ladingen op het oppervlak van het ferro-elektrische materiaal, wat overeenkomt met het vrijgeven van een deel van de lading. Dit fenomeen wordt het pyro-elektrisch effect genoemd. Omdat het lang duurt voordat de vrije lading de gebonden lading op het oppervlak neutraliseert, duurt het meer dan een paar seconden, en de relaxatietijd van de spontane polarisatie van het kristal is erg kort, ongeveer 10-12 seconden, dus de pyro-elektrisch kristal kan reageren op snelle temperatuurveranderingen.

# Gaolai pneumatisch type

Wanneer het gas infraroodstraling absorbeert onder de voorwaarde dat een bepaald volume wordt gehandhaafd, zal de temperatuur stijgen en de druk toenemen. De grootte van de druktoename is evenredig met het geabsorbeerde infraroodstralingsvermogen, zodat het geabsorbeerde infraroodstralingsvermogen kan worden gemeten. Infrarooddetectoren gemaakt volgens de bovenstaande principes worden gasdetectoren genoemd, en de Gao Lai-buis is een typische gasdetector.

Fotonensensor

Foton-infrarooddetectoren gebruiken bepaalde halfgeleidermaterialen om foto-elektrische effecten te produceren onder de bestraling van infraroodstraling om de elektrische eigenschappen van de materialen te veranderen. Door de veranderingen in elektrische eigenschappen te meten, kan de intensiteit van infraroodstraling worden bepaald. De infrarooddetectoren die door het foto-elektrische effect worden gemaakt, worden gezamenlijk fotondetectoren genoemd. De belangrijkste kenmerken zijn hoge gevoeligheid, hoge responssnelheid en hoge responsfrequentie. Maar het moet over het algemeen werken bij lage temperaturen en de detectieband is relatief smal.

Volgens het werkingsprincipe van de fotonendetector kan deze in het algemeen worden verdeeld in een externe fotodetector en een interne fotodetector. Interne fotodetectoren zijn onderverdeeld in fotogeleidende detectoren, fotovoltaïsche detectoren en fotomagneto-elektrische detectoren.

# Externe fotodetector (PE-apparaat)

Wanneer licht invalt op het oppervlak van bepaalde metalen, metaaloxiden of halfgeleiders, kan het oppervlak, als de fotonenenergie groot genoeg is, elektronen uitzenden. Dit fenomeen wordt gezamenlijk foto-elektronenemissie genoemd, wat behoort tot het externe foto-elektrische effect. Tot dit type fotonendetector behoren fotobuizen en fotovermenigvuldigingsbuizen. De responssnelheid is snel en tegelijkertijd heeft het fotovermenigvuldigerbuisproduct een zeer hoge versterking, die kan worden gebruikt voor het meten van enkele fotonen, maar het golflengtebereik is relatief smal en het langste is slechts 1700 nm.

# Fotogeleidende detector

Wanneer een halfgeleider invallende fotonen absorbeert, veranderen sommige elektronen en gaten in de halfgeleider van een niet-geleidende toestand naar een vrije toestand die elektriciteit kan geleiden, waardoor de geleidbaarheid van de halfgeleider toeneemt. Dit fenomeen wordt het fotogeleidingseffect genoemd. Infrarooddetectoren gemaakt door het fotogeleidende effect van halfgeleiders worden fotogeleidende detectoren genoemd. Momenteel is dit het meest gebruikte type fotonendetector.

# Fotovoltaïsche detector (PU-apparaat)

Wanneer infraroodstraling wordt bestraald op de PN-overgang van bepaalde halfgeleidermateriaalstructuren, bewegen onder invloed van het elektrische veld in de PN-overgang de vrije elektronen in het P-gebied naar het N-gebied en de gaten in het N-gebied naar het N-gebied. P-gebied. Als de PN-overgang open is, wordt aan beide uiteinden van de PN-overgang een extra elektrische potentiaal gegenereerd, de foto-elektromotorische kracht. Detectoren gemaakt met behulp van het foto-elektromotorische krachteffect worden fotovoltaïsche detectoren of junctie-infrarooddetectoren genoemd.

# Optische magneto-elektrische detector

Er wordt zijdelings op het monster een magnetisch veld aangelegd. Wanneer het halfgeleideroppervlak fotonen absorbeert, worden de gegenereerde elektronen en gaten in het lichaam verspreid. Tijdens het diffusieproces worden de elektronen en gaten verschoven naar beide uiteinden van het monster als gevolg van het effect van het laterale magnetische veld. Er is een potentiaalverschil tussen beide uiteinden. Dit fenomeen wordt het opto-magneto-elektrische effect genoemd. Detectoren gemaakt met een fotomagnetisch effect worden fotomagneto-elektrische detectoren genoemd (ook wel PEM-apparaten genoemd).