4.8z 光热探测器.ppt

1、4.8光热检测器、1热敏电阻是由Mn、Ni、Co、Cu氧化物或者Ge、Si、InSb等半导体材料构成的电阻器，其电阻值根据温度而变化。 电阻随温度变化的规则：热敏电阻的温度系数、正的温度系数负的温度系数、热电传感器是根据某物理效果将温度的变化转换为电量的变化的检测装置的残奥仪表。 常见的热电传感器有热电偶和热电阻两种。 二、热电偶1热电效应，由图2的不同材料构成的热电偶，(1)接触电位根据珀耳帖效应，接触面(接点)的温度为t和T0时，该接触电位的公式在热电偶电路中，总接触电位为(2)温度差电位(汤姆森效应)，电子从温度高的t端向温度低的T0端扩散t端失去一些电子而带正电荷，T0得到一些电子而带

2、负电荷，两端有一定的电位差：在热电偶电路中，总温差电位根据(3)热电偶的总热电势、(2)热敏电阻(1)热敏电阻组的特征热敏电阻的物理特性而定，(a )负温度系数(b )正的温度系数热敏电阻(PTC) (c )临界温度系数热敏电阻(CTR )。 热敏电阻的优点： (a )电阻温度系数比金属热电阻大，其绝对值大49倍；(b )电阻率大，因此可以作为极小尺寸的感温元件。 适合高速测量(c )的结构简单，可根据需要制作各种适合的形状(d )，机械性能好，寿命长。 热敏电阻的缺点再现性和互换性差。 与显示修正组合制作测温修正时，几乎全部分别标注刻度。 现在使用的热敏电阻的测温上限不太高，约在300以下。

3、 热敏电阻可以根据使用要求采用各种形状。 一般将各种氧化物以一定的比例混合，进行冲压成形，然后加热到一定的温度，形成牢固的整体。 热敏电阻可以是珠形、棒形、圆形、焊盘图案、片形等各种类型。 2热释电传感器利用热释电效应制成的传感器称为热释电传感器。 常用热释电材料：硫酸三月甘肽(TGS )、铌酸锶钡(SBN )、钽酸锂(LT )、钛酸铅陶瓷(PT )、锆钛酸铅陶瓷(PZT )等。 热释电传感器是利用热释电效应制造的新型热传感器。 广泛应用于热辐射、可见光到红外波段的激光检测，并且在亚毫米波段更受到重视。 因为其他性能好的亚毫米波段的检测器必须在液氦的温度下工作。 (a )热电效应晶体中有成为热

4、电晶体的晶体。 这个晶体具有自发极化的特性。 所谓自发极化，是指在自然条件下有结晶的分子的正负电荷的中心不重叠，形成一个固有的偶极矩，在垂直极轴的两端面大小相等，符号相反的面束缚电荷。 温度变化的时候。 晶体中离子间的距离和链角发生变化，偶极矩发生变化，即自发极化强度和面约束电荷发生变化，垂直于极轴的两端面间出现极小的电压变化，产生热电效应。 热电铁电体不仅在某一温度范围内具有自发极性特性，而且自发极化方向可以在外部电场中改变。 该材料有硫酸三乙烯肽、铌酸锶钡、钛酸钡等。 4热电材料的特性残奥表(1)热电系数是自发极化强度相对于温度t的变化率，即(2)介电常数热电结晶的介电常数是反映介电极化行

5、为的宏观物理量。 热电晶体中的介电常数随晶轴方向、电场和温度而变化，单晶材料与极轴也有关系，所以介电常数是指常温、弱电场强度时的极轴方向的介电常数。 介电常数大，电时间常数也大，影响器件的中高频性能。5热释电传感器等效电路和特性(1)等效电路，两端的等效电流源为(A0为端面的面积)输出电压v。 (2)热电部件的性能响应度。 噪音。 设备的噪音来自于两个部分。 一部分是辐射场的起伏引起的器件温度的随机起伏引起的噪声。 属于白噪音。 另一个是由等效电路的电阻产生的热噪声。 实际的输出噪声包括放大器噪声，以便通常将热释电传感器和放大器组合。 响应时间和检测度。 热释电传感器对激光脉冲等高速突变辐射有

6、较快的响应，但对周期性调制频率信号还没有足够高的响应。 (3)热释电传感器的结构和应用，热释电传感器不仅具有热传感器的共同优点，即维持室温宽频带工作，而且在宽频率和温度范围内具有高检出率、耐大辐射功率、小时间常数等特点，因而得到广泛应用。 例如，通过利用热释电传感器检测目标自身的热辐射强度，可以得到室温物体自身的热辐射图像。 这就是一般所说的热图像。 这种热像仪不易受到干扰，可以检测目标和背景的温度差，因此容易找到隐蔽物，可以在有烟雾的条件下工作。 使用热发射靶代替光导电靶的热发射成像设备具有在红外带中操作、同时不需要机械扫描设备而在室温中操作的优点。 用这种装置制造的热释电照相机可以用于空中和地面的侦察、入侵警报、战地观察、火灾观测、医疗热像仪、环境污染监测等领域。 在空间技术中，热