探测器第一章 概述1课件

红外探测器教材：

《红外探测器》王义玉主编的，兵器工业出版社出版。参考书：（1）《红外探测器》西安电子科技大学讲义，白长城、张建奇编写。（2）《红外与微光技术》国防工业出版社，吴宗凡等编写。（3）《微光与红外成像技术》北京理工大学出版社，张敬贤等编写。（4）《半导体物理学》国防工业出版社，刘恩科等编写。目录概述热探测器光电导探测器光伏探测器多元阵列和CCD（2）红外线（红外辐射）的发现

1800年由英国科学家赫谢尔在研究太阳七色光的热效应时发现的。（3）红外的应用

加热；气象和天文学中（如红外卫星云图）；防盗报警和工业检测；遥控遥感；成像观测（如夜视仪、热像仪）；军事用途（如红外侦察、跟踪、制导、预警、对抗）图2人的红外热像图3红外图像（白亮处有一坦克）1.0.2红外探测器红外探测器是把入射的红外辐射能转变成其他形式能量的红外辐射能转换器，在多数情况下是转变成电子线路可以测量的电信号，如电压、电流；或是变成另一种可测量的物理量，如材料其它物理性质的变化。红外探测器是红外探测系统中的核心元件。1.1红外探测器发展简史1800年，发现红外线的存在时用的液体玻璃温度计。（第一支红外探测器）1821年，第一个热电偶诞生。

1829年，诺比利构建了第一个由多个热电偶串联而成的热电堆。

1.2红外（IR）探测器的分类

红外辐射与物质的相互作用：光子效应、热效应；红外探测器——基于红外辐射与物质的相互作用而制成的器件。根据工作机理：光子探测器、热探测器根据工作温度：低温探测器（需用液态He、Ne、N致冷）中温探测器（采用电热致冷在195～200K的）室温探测器。根据响应波长范围：近红外、中红外、远红外探测器。根据结构和用途：单元型探测器、多元阵列探测器、成像探测器。1.2.1热探测器探测器吸收红外辐射后产生温升，然后伴随发生某些物理性能的变化。测量这些物理性能的变化就可以测量出它吸收的能量或功率。常用的热探测器：测辐射热计、测辐射热电偶和热电堆、热释电探测器以及气动探测器。（1）测辐射热计热敏材料吸收红外辐射后，温度升高，阻值发生变化。阻值变化的大小与吸收的红外辐射能量成正比。利用材料吸收红外辐射后电阻发生变化而制成的红外探测器叫做测辐射热计。

已设计出：a、热敏电阻测辐射热计（常用）材料：锰、钴或镍的氧化物，其电阻温度系数为负值，即温度增加时电阻减小。b、金属测辐射热计金属测辐射热计的电阻温度系数为正值，灵敏度较差。c、超导测辐射热计灵敏度非常高，光谱响应非常宽。d、低温测辐射热计（常用）主要以单晶半导体（如InSb）为敏感元件。高灵敏度、噪声低、重复性好，特别适合于天文学的应用。（3）气体探测器气体探测器：气体在体积保持一定的条件下吸收红外辐射后会引起温度升高、压强增大。压强增大的大小与吸收的红外辐射功率成正比。由此，可测量被吸收的红外辐射功率。利用上述原理制成的红外探测器叫气体探测器。高莱盒：灵敏度低，不够牢固（4）热释电探测器有些晶体，如硫酸三甘肽（TGS）、铌酸锶钡SBN等，当受到红外辐射照射时，温度升高，引起自发极化强度变化，结果在垂直于自发极化方向的晶体两个外表面之间产生微小电压，电压的大小与吸收的红外辐射功率成正比。利用这一原理制成的红外探测器叫热释电探测器。1.2.2光子探测器

光子探测器吸收光子后，发生电子状态的改变，从而引起几种电学现象，这些现象统称为光子效应。分为内光子效应和外光子效应两类。光子探测器：利用光子效应制成的探测器。材料：半导体。（1）光电子发射（外光电效应）器件

当光入射到某些金属、金属氧化物或半导体表面时，如果光子能量足够大，能使其表面发射电子，这种现象统称为光电子发射效应，也称作外光电效应。利用光电子发射制成的器件称为光电子发射器件。如光电管和光电倍增管。

用于微光及红外的光电阴极：S-20——多碱（Na-K-Cs-Sb）光电阴极——0.9μm；S-1——银氧铯（Ag-O-Cs）光电阴极——1.2μm。（2）光电导探测器利用半导体的光电导效应制成的红外探测器（简称PC器件）。

多晶薄膜型单晶型