Инфракрасный детектор фокальной плоскости является ядром тепловизионной системы и ключом к обнаружению, различению и анализу тепловой информации о цели. Он имеет широкий спектр применения в различных отраслях, таких как мониторинг безопасности, медицинский осмотр, промышленный контроль и т. д.
Детекторы инфракрасной фокальной плоскости можно разделить на охлаждаемые детекторы инфракрасной фокальной плоскости и неохлаждаемые детекторы инфракрасной фокальной плоскости. Преимуществами охлаждаемых инфракрасных детекторов в фокальной плоскости являются высокая чувствительность и низкий уровень шума. В основном они используются в высокопроизводительных приложениях.
Неохлаждаемый инфракрасный детектор в фокальной плоскости не нуждается в охлаждающем устройстве и может работать при комнатной температуре. Его объем и потребляемая мощность значительно снижены. Хотя он не так чувствителен, как охлаждаемые инфракрасные детекторы в фокальной плоскости, характеристики неохлаждаемых инфракрасных детекторов в фокальной плоскости могут удовлетворить технические потребности некоторых высокотехнологичных приложений и большинства гражданских областей.
Являясь связующим звеном между восприятием инфракрасного излучения и выходным сигналом, термочувствительный элемент является основным компонентом инфракрасных детекторов.
Материалы тепловых элементов охлаждаемого детектора в фокальной плоскости в основном бывают трех видов: теллурид ртути-кадмия (MCT), квантовая яма (QWIP), сверхрешетка (TSL).
Для неохлаждаемых инфракрасных детекторов основными материалами термочувствительного элемента являются в основном оксид ванадия (VOx) и аморфный кремний (α-Si).
1. Оксид ванадия (VOx)
Неохлаждаемый микроболометр на основе оксида ванадия появился на свет в конце 1980-х годов. Оксид ванадия имеет множество составных форм, таких как VO2, V2O5, V2O3 и так далее. Материал оксида ванадия имеет высокий TCR (около 2%/K~3%/K при комнатной температуре). Его технология созрела после многих лет разработки и широко используется в высококачественных микроболометрических продуктах.
2. Поликремний (α-Si)
Исследования детекторов из поликремния начались в 1992 году, и в настоящее время эта технология очень развита. TCR поликремния эквивалентен VOx, и это также широко используемый материал для микроболометров. Преимущество состоит в том, что он полностью совместим со стандартной кремниевой технологией, а процесс приготовления относительно прост. Однако, поскольку поликремний является аморфной структурой, представленный шум 1/f выше, чем у VOx, поэтому NETD обычно не так хорош, как материалы VOx.
3. Другие материалы
Преимущество кремниевых диодов (КНИ) в том, что их площадь можно сделать меньше, чем у резисторов, поэтому можно сделать меньшие пиксели, но площадь массива меньше, и он обычно используется в области точечного измерения температуры.
Есть также некоторые материалы, которые можно использовать при изготовлении микроболометров, которые обладают рядом превосходных свойств, но имеют и более очевидные недостатки. Пленка из оксида титана имеет низкий уровень шума 1/f. Он может быть легко интегрирован со схемой считывания CMOS и имеет низкую теплопроводность, но его TCR составляет всего около 0,35% / K. Поэтому он имеет нестабильную производительность и определенный предел производственного процесса и срока службы.
идти наверх
Неохлаждаемые инфракрасные детекторы
Неохлаждаемые тепловизионные модули
Охлаждаемые инфракрасные детекторы
Охлаждаемые тепловые модули