pagina_banner

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

Thermische sensor

De thermische detector gebruikt het detectie-element om infrarode straling te absorberen om een ​​temperatuurstijging te veroorzaken, die gepaard gaat met veranderingen in bepaalde fysische eigenschappen.Het meten van de veranderingen in deze fysieke eigenschappen kan de energie of het vermogen dat het absorbeert meten.Het specifieke proces is als volgt: De eerste stap is het absorberen van infrarode straling door de thermische detector om een ​​temperatuurstijging te veroorzaken;de tweede stap is om enkele temperatuureffecten van de thermische detector te gebruiken om de temperatuurstijging om te zetten in een verandering in elektriciteit.Er zijn vier soorten fysieke eigenschapswijzigingen 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 infrarode stralingsenergie.Infrarooddetectoren die zijn gemaakt door de weerstand te veranderen nadat een stof infraroodstraling absorbeert, worden thermistors genoemd.Thermistors worden vaak gebruikt om thermische straling te meten.Er zijn twee soorten thermistoren: metaal en halfgeleider.

R(T)=AT−CeD/T

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

De metalen thermistor heeft een positieve weerstandstemperatuurcoëfficiënt en de absolute waarde 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 en worden gebruikt voor stralingsdetectie, zoals alarmen, brandbeveiligingssystemen en het zoeken en volgen van thermische radiatoren.

# Type thermokoppel

Thermokoppel, ook wel thermokoppel genoemd, is het vroegste thermo-elektrische detectieapparaat en het werkingsprincipe is pyro-elektrisch effect.Een knooppunt dat is samengesteld uit twee verschillende geleidermaterialen kan elektromotorische kracht genereren op het knooppunt.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, als deze twee verschillende geleidermaterialen in een lus zijn verbonden, zal er stroom in de lus worden gegenereerd wanneer de temperatuur bij de twee verbindingen verschillend is.

Om de absorptiecoëfficiënt te verbeteren, wordt zwarte goudfolie op het hete uiteinde geïnstalleerd om het materiaal van het thermokoppel te vormen, dat metaal of halfgeleider kan zijn.De structuur kan een lijn of een strookvormige entiteit zijn, of een dunne film gemaakt door middel van vacuümdepositietechnologie of fotolithografische technologie.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 10HZ.In praktische toepassingen worden vaak meerdere thermokoppels in serie geschakeld om een ​​thermozuil te vormen om de intensiteit van infraroodstraling te detecteren.

# Pyro-elektrisch type

Pyro-elektrische infrarooddetectoren zijn gemaakt van pyro-elektrische kristallen of "ferro-elektrische" 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 samen in bepaalde richtingen en wordt een bepaalde hoeveelheid gepolariseerde ladingen gevormd op het kristaloppervlak, wat spontane polarisatie wordt genoemd.Wanneer de kristaltemperatuur verandert, kan het centrum van de positieve en negatieve ladingen van het kristal verschuiven, zodat de polarisatielading op het oppervlak dienovereenkomstig verandert.Gewoonlijk vangt het oppervlak zwevende ladingen in de atmosfeer op en handhaaft het een elektrische evenwichtstoestand.Wanneer het oppervlak van het ferro-elektrisch in elektrisch evenwicht is, wanneer infraroodstralen op het oppervlak worden bestraald, stijgt de temperatuur van het ferroelektrische (vel) snel, daalt de polarisatie-intensiteit snel en neemt de gebonden lading scherp af;terwijl de drijvende lading op het oppervlak langzaam verandert.Er is geen verandering in het interne ferroelektrische lichaam.

In een zeer korte tijd vanaf de verandering in de polarisatie-intensiteit veroorzaakt door de temperatuurverandering naar de elektrische evenwichtstoestand op het oppervlak, verschijnen er weer overtollige zwevende ladingen op het oppervlak van het ferro-elektrisch 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 is de relaxatietijd van de spontane polarisatie van het kristal 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 het een bepaald volume handhaaft, zal de temperatuur stijgen en de druk toenemen.De grootte van de druktoename is evenredig met het geabsorbeerde infraroodstralingsvermogen, dus het geabsorbeerde infraroodstralingsvermogen kan worden gemeten.Infrarooddetectoren die volgens de bovenstaande principes zijn gemaakt, worden gasdetectoren genoemd en de Gao Lai-buis is een typische gasdetector.

Fotonen sensor

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 fotonendetectoren genoemd.De belangrijkste kenmerken zijn hoge gevoeligheid, snelle responssnelheid en hoge responsfrequentie.Maar het moet over het algemeen bij lage temperaturen werken en de detectieband is relatief smal.

Volgens het werkingsprincipe van de fotonendetector kan deze in het algemeen worden onderverdeeld 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 op het oppervlak van bepaalde metalen, metaaloxiden of halfgeleiders valt en de fotonenergie groot genoeg is, kan het oppervlak elektronen uitzenden.Dit fenomeen wordt collectief foto-elektronenemissie genoemd, wat behoort tot het externe foto-elektrische effect.Fotobuizen en fotomultiplicatorbuizen behoren tot dit type fotonendetector.De reactiesnelheid 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.Op dit moment is het 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 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

Een magnetisch veld wordt zijdelings op het monster 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 vanwege het effect van het laterale magnetische veld.Er is een potentiaalverschil tussen beide uiteinden.Dit fenomeen wordt het opto-magneto-elektrisch effect genoemd.Detectoren gemaakt van foto-magneto-elektrisch effect worden foto-magneto-elektrische detectoren genoemd (ook wel PEM-apparaten genoemd).


Posttijd: 27 september 2021