热释电探测器是如何工作的?

由于热释电晶体的单极轴特性,固其特有非对称性。随着温度的变化产生极化,即所谓的热释电效应,目前广泛用于传感器技术。热释电晶体需要制备的非常薄,并且在垂直于极轴的方向上镀上电极。在上层电极上还需要加吸收层(黑化层)。当这一吸收层接触到红外辐射后,热释电芯片被加热并且产生表面电极。如果辐射量中断,则会产生一个与极化方向相反的电荷。然而此类电荷非常小,所以在被晶体内部电阻中和之前,需由超低噪声和超低漏电流的场效应管(JFET)或者运算放大器(OpAmp)将电荷转换成信号电压。热释电探测器即使在4K赫兹的时候也能表现出很高的信噪比。例如,在傅里叶红外光谱仪中,热电堆只能在几个赫兹下表现较好的信号。

PYROMID® multi channel detectors from InfraTec

InfraTec公司集成分光器的热释电探测器

除了热释电芯片外,热释电红外探测器也包括了光学和微机械的组件。配备有双通道和四通道的分光探测器,集成CMOS放大器,是具有热学、电学和光学组件一体的微系统。

热释电是压电晶体子群的一个特征,所以热释电材料都具有压电特性。空气和固体振动对其有影响,通常称为麦克风效应。InfraTec公司的热释电芯片有取得专利的降低麦克风效应技术。所以在很多探测器中我们加入了这一设计,使得这一效应产生的干扰噪声达到探测器基体噪声相等的级别。

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