热电检测器资料

热阻
R
T
aW
VL
Vb 4
aTaWR
Vl
Vb 4
aTaWR
122
响应率
R0
Vb 4
aTaR
Rs
Vb 4
aTaR
122
1）v不能很大，因i若较大，产生的焦耳热会使元件温度提高，如果αT 是负，还可能因为RT变小而产生破坏性的热击穿。
2）为了提高α ，要使灵敏面表面黑化。 3）为了减小G，可使接收元件装在一个真空的外壳里。
响应时间 NEP
热电堆
几种不致冷的热电探测器的性能
1-样品 2、6-温差电堆 3-高莱元件 4-红外传感元件 5-硫酸三甘肽热释电探测 器7-热敏电阻 8-钽酸锂热释电探测器9-铌 酸钦热释电探测器 10-陶瓷热释电探测器 11-薄膜测热辐射计
三、热敏电阻（测辐射热计）
结构和原理
热敏电阻同光敏电阻十分相似，为了提 高输出信噪比，必须减小其线度。但为 了不使接收辐射的能力下降，有时也用 浸没技术，以提高探测度。
T RQCQ 热敏材料的时间常数
T(t) aTW0 sint() 1
CQ(12T 2)2
tg1 1 T
温升正 比于入 射功率
T aT W 0 R Q a0 W a0 W
1
1
1wk.baidu.com
C Q (12T 2)2 (12T 2)2 C Q (12T 2)2
频率越 大温升 越小
2f 0
TRQW0
而与晶体和入射辐射达到平衡的时间无关。γ值取决于材料本身 的特性；而温度变化率与材料的吸收率和热容有关，吸收率愈大， 热容愈小，则温度变化率就愈大。
等效电路
VS
热释电器件的等效电路
(2)热敏类探测器的探测率越高，反应就越慢。光导型 探测器也有同样的矛盾。 热释电探测器：响应时间不再取决于通常热敏片的温度上升过程。 而取决于对入射辐射的切割速度，当然这种矛盾的解决是有限度 的，入射辐射的调制频率升高，探测率仍然要下降，但是要比其 它热电探测器慢得多。响应时间10-9 S ，但此时NEP高。只有在 10Hz的调制频率下才能得到NEP=5*10-10 W
T
RQCQ
1 GQ
CQ
热敏材料的时间常数,RQ、CQ、GQ分别为 器件的热阻、热容和热导。
2f f为交流辐射调制频率
热导GQ ，与材料性质和周围环境有关，为了使热导 稳定，常常抽成真空，所以热电偶通常称真空热电偶。
参数
响应率
直流
R0
VL M12RLa W0 (Ri RL)GQ
交流
R~W VL 0(Ri RL M )G 1Q 2 RLa 12T 2
W0
GQ
最小可探测功率
TN2
4kT2f
1
GQ(12T2 )2
TN 24kT 2fRQ
2 T 2 1
PminNEPW S0
1
(4kT2f GQ)2
NT
1
1
D (AN E f )P 2 4kT A2GQ2
PminNEPW S0
1
(4kT2f GQ)2
NT
它所辐射的总通量为W0=AασT4（其中σ为斯忒藩-波耳兹曼
4）αT决定于材料。
5）由于要求放大器的输入阻抗要远大于RT，这就限 制了RT不能任意的大。
最小可探测功率
10-8—10-9W
四、超导、碳与锗测辐射热计
超导测辐射热计 50um—1mm
碳测辐射热计 >40um
锗测辐射热计 1000um
四、热释电探测器
特点
(1)热敏探测器是宽波段响应的，但探测率比较低。光电 类探测器的探测率(灵敏度)较高，但响应波长有限，而 且在光电类探测器中，响应波长越长，则探测率越低， 这是响应波长与探测率之间的矛盾。
参数
电阻温度特性
RT ReB/T RT R0eAT
aT
1 RT
dRT dT
aT
1 RT
ddRTT TB2
aT A
（1/℃）
B2.303T1T2 1gR1 T2T1 R2
A2.3031 1gR1 T2T1 R2
阻值变化量
RTRTaTT
输出特性
VLV4b RRTT V4baTT
热敏电阻的输出电路
常数，T为温度）。如果探测器温度有一个微小的增量dT，
则总辐射通量的增量为4AασT3dT。所以，只由辐射交换所
产生的热导GQ为
GQ＝4AασT3
取Δf＝1，α＝1
1
NEP(4kT2f GQ)2
NEP＝(16Aσ kT5）1/2
此式表示了热电探测器件可能达到的最佳性能。
NEP＝(16AσkT5）1/2 式中，σ＝5.67×l0-12W·cm-2·K-4；k＝1.38×10-23·K-1。
第三章 热电检测器件
特点： 1 响应与波长无关 2 响应速度比较慢 3 探测率低
温差电型
热电探测器件
热敏电阻型 气动型 热释电型
热探测器件的共性
入射 We W0ejt 吸收 W0ejt
温升 TT0T
热变换损失 GT
C Qd(d Tt)G TW 0aj et
t=0 T0
热容CQ
T (t) aT W 0 ej taT W 0 e t/T C Q (1j T) 1j T
若假定A＝1cm2；T＝290K，则 NEP＝5.1×l0-11W
此值可作为衡量实际探测器性能的比较基准。
二、热电偶和热电堆
构造和原理
辐射热电偶
VocM12T
VLRiM 1R 2LRLT(M Ri12 RR LL a)G W 0Q
入射 We W0aejt VL(Ri R M L1)G 2RQ La1W 0 2T2
居里温度
自发极化
测交变辐射
热电晶体在温度变化时所显示的热电效应示意图 a) 恒温下 b) 温度变化时 c) 温度变化时的等效表现
自发极化强度Ps
热释电晶体吸收频率为ω的辐射以后，其温度进而其自发极化强 度也按频率ω而变化，从而导致晶体表面电荷密度也按频率ω而变 化。在晶体的相对两面敷上电极，如果在两电极之间接上负载， 则负载上就有电流流过。由入射的交变辐射在热释电晶体中产生 的电流可表示为
热释电探测器的优点
1 速度 工作频率几百千赫 2 探测率高 3 不需外加偏置电压，灵敏面大均匀 4 受环境温度变化的影响小 5 强度和可靠性好
原理
热释电效应
某些物质(例如硫酸三甘肽、铌酸锂、铌 酸锶钡等晶体)吸收光辐射后将其转换成 热能，这个热能使晶体的温度升高，温度 的变化又改变了晶体内晶格的间距．这就 引起在居里温度以下存在的自发极化强度 的变化，从而在晶体的特定方向上引起表 面电荷的变化，这就是热释电效应