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非制冷红外焦平面勘探器分类

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发表时间:2019-05-21 16:34

  非制冷红外勘探器运用红外辐射的热效应,由红外吸收材料将红外辐射能转化成热能,引起灵敏元件温度上升。灵敏元件的某个物理参数随之发作改动,再经过所设计的某种转化机制转化为电信号或可见光信号,以实现对物体的勘探。

  非制冷红外焦平面勘探器分类

  非制冷红外勘探器的关键技术

  热释电型

  红外辐射使材料温度改动,引起材料的自发极化强度改动,在垂直于自发极化方向的两个晶面呈现感应电荷。经过测量感应电荷量或电压的巨细来勘探辐射的强弱。热释电红外勘探器与其他勘探器不同,它只要在温度升降的过程中才有信号输出,所以运用热释电勘探器时红外辐射有必要经过调制。

  勘探材料:硫酸三甘肽、钽酸锂、钽铌酸钾、钛(铁电)酸铅、钛酸锶铅、钽钪酸铅、钛酸钡

  热电堆

  由逸出功不同的两种导体材料所组成的闭合回路,当两接触点处的温度不一起,由于温度梯度使得材料内部的载流子向温度低的一端移动,在温度低的一端构成电荷堆集,回路中就会发作热电势。(塞贝克效应Seebeck)

  而这种结构称之为热电偶。一系列的热电偶串联称为热电堆。因此,能够经过测量热电堆两头的电压改动,勘探红外辐射的强弱。


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  二极管型

  运用半导体PN结具有杰出的温度特性。与其他类型的非制冷红外勘探器不同,这种红外勘探器的温度勘探单元为单晶或多晶PN结,与CMOS工艺完全兼容,易于单片集成,非常合适大批量出产。

  热敏电阻型(微测辐射热计)

  运用热敏电阻的阻值随温度改动来勘探辐射的强弱。一般勘探器选用悬臂梁结构,光敏元吸收红外热辐射,由读出电路测量热敏材料电阻改动而引起的电流改动,经过读出电路对电信号收集分析并读出。勘探器一般选用真空封装以保证绝热性好。

  勘探材料:氧化钒、非晶硅、钛、钇钡铜氧等

  氧化钒VOx的TCR一般为2%~3%,特别方法制备的单晶态VO2和V2O5可达4%。VOx具有电阻温度系数大,噪声小的特色,被广泛用作非制冷式红外焦平面传感器的热敏材料。全球的非制冷红外热像仪商场中,运用VOx非制冷红外勘探器的占80%以上。

  氧化钒VOx的制备方法:溅射法、溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积法、蒸腾法。

  读出电路IC技术

  ROIC对微小的红外辐射信号发作的电信号进行提取、积分、扩大、模数转化。甚至完成片上非均匀性矫正、片上数模转化功用。

  ROIC是模混合电路系

  统模拟部分:单元偏置电路、积分电路、采样/保持电路等。

  数字部分:中心时序控制、行选控制、列选控制等。

  低本钱真空封装技术

  为了保证勘探器光敏元在接收微小的辐射后,其接收到热能不与其他介质发作热交换,需要把勘探器芯片封装在真空中,并保证杰出的气密性。

  封装体的具体要求是:优异且牢靠的密闭性;具有高透过率的红外窗口;高成品率;低本钱。

  现在的封装技术可分为芯片级、晶圆级、像元级等,其中芯片级封装技术按照封装外壳的不同又可分为金属管壳封装和陶瓷管壳封装。

  金属管壳封装是最早初步选用的封装技术,技术已非常老练,由于选用了金属管壳、TEC 和吸气剂等本钱较高的部件,导致金属管壳封装的本钱一直居高不下,使其在低本钱器件上的运用受到限制。

  陶瓷管壳封装是近年来逐渐广泛的红外勘探器封装技术,可明显减小封装后勘探器的体积和重量,且从原材料本钱和制作本钱上都比传统的金属管壳封装大为下降,合适大批量电子元器件的出产。


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