적외선 센서는 분류에 따라 열 센서와 광자 센서로 구분됩니다.

열 센서

열 감지기는 감지 요소를 사용하여 적외선을 흡수하여 온도 상승을 일으키고 특정 물리적 특성의 변화를 수반합니다. 이러한 물리적 특성의 변화를 측정하면 흡수하는 에너지나 전력을 측정할 수 있습니다. 구체적인 과정은 다음과 같습니다: 첫 번째 단계는 열 감지기에 의해 적외선 복사를 흡수하여 온도 상승을 일으키는 것입니다. 두 번째 단계는 열 감지기의 일부 온도 효과를 사용하여 온도 상승을 전기 변화로 변환하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 물성 변화에는 서미스터형, 열전대형, 초전형, Gaolai 공압형의 4가지 유형이 있습니다.

# 서미스터 유형

열에 민감한 물질이 적외선을 흡수하면 온도가 상승하고 저항 값이 변경됩니다. 저항 변화의 크기는 흡수된 적외선 복사 에너지에 비례합니다. 물질이 적외선을 흡수한 후 저항을 변화시켜 만든 적외선 감지기를 서미스터라고 합니다. 서미스터는 종종 열 복사를 측정하는 데 사용됩니다. 서미스터에는 금속과 반도체의 두 가지 유형이 있습니다.

R(T)=AT-CeD/T

R(T): 저항값; T: 온도; A, C, D: 재료에 따라 달라지는 상수.

금속 서미스터는 양의 저항 온도 계수를 가지며 그 절대 값은 반도체보다 작습니다. 저항과 온도의 관계는 기본적으로 선형이며 고온 저항이 강합니다. 주로 온도 시뮬레이션 측정에 사용됩니다.

반도체 서미스터는 그 반대이며 경보, 화재 예방 시스템, 열 방사기 검색 및 추적과 같은 방사선 감지에 사용됩니다.

# 열전대 유형

열전대라고도 불리는 열전대는 최초의 열전 감지 장치이며 작동 원리는 초전 효과입니다. 두 개의 서로 다른 도체 재료로 구성된 접합은 접합에서 기전력을 생성할 수 있습니다. 복사열을 받는 열전대의 끝을 열단(hot end), 반대쪽 끝을 냉단(cold end)이라고 합니다. 소위 열전 효과, 즉 이 두 개의 서로 다른 도체 재료가 루프로 연결되면 두 조인트의 온도가 다를 때 루프에 전류가 생성됩니다.

흡수 계수를 향상시키기 위해 핫 엔드에 흑색 금박을 설치하여 금속 또는 반도체가 될 수 있는 열전대의 재료를 형성합니다. 구조는 선 모양이나 띠 모양의 실체일 수도 있고, 진공 증착 기술이나 포토리소그래피 기술로 만든 얇은 필름일 수도 있습니다. 온도 측정에는 개체형 열전대가 주로 사용되며, 복사열 측정에는 박막형 열전대(여러 개의 열전대가 직렬로 구성됨)가 주로 사용됩니다.

열전대형 적외선 감지기의 시상수는 상대적으로 크기 때문에 응답 시간이 상대적으로 길고 동적 특성이 상대적으로 좋지 않습니다. 북쪽의 복사 변화 빈도는 일반적으로 10HZ 미만이어야 합니다. 실제 적용에서는 여러 열전대가 직렬로 연결되어 적외선 복사 강도를 감지하는 열전퇴를 형성하는 경우가 많습니다.

# 초전식

초전성 적외선 감지기는 분극이 있는 초전성 결정 또는 "강유전체"로 만들어집니다. 초전성 결정(Pyroelectric Crystal)은 일종의 압전 결정으로, 중심대칭 구조가 아닌 구조를 갖고 있다. 자연 상태에서는 양전하 중심과 음전하 중심이 특정 방향으로 일치하지 않고 결정 표면에 일정량의 분극 전하가 형성되는데 이를 자발 분극이라고 합니다. 결정 온도가 변하면 결정의 양전하와 음전하의 중심이 이동하여 표면의 분극 전하도 그에 따라 변합니다. 일반적으로 표면은 대기 중의 부유 전하를 포착하여 전기 평형 상태를 유지합니다. 강유전체 표면이 전기적 평형 상태에 있을 때 표면에 적외선을 조사하면 강유전체(시트)의 온도가 급격하게 상승하고 분극 강도가 급격하게 떨어지며 결합 전하가 급격히 감소합니다. 반면 표면의 부유 전하는 천천히 변합니다. 내부 강유전체에는 변화가 없습니다.

온도 변화에 따른 분극 강도의 변화가 다시 표면의 전기적 평형 상태로 변한 후 매우 짧은 시간에 강유전체 표면에 과도한 부유 전하가 나타나게 되는데, 이는 전하의 일부가 방출되는 것과 같습니다. 이 현상을 초전기 효과라고 합니다. 자유전하가 표면의 결합전하를 중화시키는 데는 오랜 시간이 걸리기 때문에 몇 초 이상이 소요되며, 결정의 자발분극 완화시간은 10~12초 정도로 매우 짧으므로 초전성 결정체는 급격한 온도 변화에 반응할 수 있습니다.

# Gaolai 공압식

가스가 일정량을 유지한 상태에서 적외선을 흡수하면 온도가 올라가고 압력도 높아지게 됩니다. 압력 증가의 크기는 흡수된 적외선 복사 전력에 비례하므로 흡수된 적외선 복사 전력을 측정할 수 있습니다. 위와 같은 원리로 만들어진 적외선 감지기를 가스 감지기라고 하며, 대표적인 가스 감지기가 가오라이관이다.

광자 센서

광자 적외선 검출기는 특정 반도체 재료를 사용하여 적외선 조사 하에서 광전 효과를 생성하여 재료의 전기적 특성을 변경합니다. 전기적 특성의 변화를 측정함으로써 적외선 방사의 강도를 결정할 수 있습니다. 광전 효과에 의해 만들어진 적외선 감지기를 총칭하여 광자 감지기라고 합니다. 주요 특징은 높은 감도, 빠른 응답 속도 및 높은 응답 주파수입니다. 그러나 일반적으로 저온에서 작동해야 하며 감지 대역이 상대적으로 좁습니다.

광자 검출기의 작동 원리에 따라 일반적으로 외부 광 검출기와 내부 광 검출기로 나눌 수 있습니다. 내부 광검출기는 광전도 검출기, 광전지 검출기, 광자기 검출기로 구분됩니다.

# 외부 광검출기(PE 장치)

특정 금속, 금속 산화물, 반도체의 표면에 빛이 입사할 때 광자 에너지가 충분히 크면 표면에서 전자를 방출할 수 있습니다. 이러한 현상을 총칭하여 광전자방출이라 하며, 이는 외부광전효과에 속한다. 광전관과 광전 증배관은 이러한 유형의 광자 검출기에 속합니다. 응답 속도가 빠르고 동시에 광전자 증배관 제품은 이득이 매우 높아 단일 광자 측정에 사용할 수 있지만 파장 범위는 비교적 좁고 가장 긴 파장은 1700nm에 불과합니다.

# 광전도 검출기

반도체가 입사된 광자를 흡수하면 반도체의 일부 전자와 정공이 비전도 상태에서 전기를 전도할 수 있는 자유 상태로 바뀌어 반도체의 전도성이 증가합니다. 이 현상을 광전도 효과라고 합니다. 반도체의 광전도 효과로 만들어진 적외선 감지기를 광전도 감지기라고 합니다. 현재 가장 널리 사용되는 광자 검출기 유형입니다.

# 태양광 검출기(PU 장치)

특정 반도체 재료 구조의 PN 접합에 적외선을 조사하면 PN 접합에 전기장이 작용하여 P 영역의 자유 전자가 N 영역으로 이동하고 N 영역의 정공이 N 영역으로 이동합니다. P 지역. PN 접합이 열려 있으면 PN 접합의 양쪽 끝에 광기전력이라고 하는 추가 전위가 생성됩니다. 광기전력 효과를 이용하여 만든 감지기를 광기전력 감지기 또는 접합적외선 감지기라 한다.

# 광자기검출기

자기장은 샘플에 측면으로 적용됩니다. 반도체 표면이 광자를 흡수하면 생성된 전자와 정공이 몸체 안으로 확산됩니다. 확산 과정에서 전자와 정공은 측면 자기장의 영향으로 시료의 양쪽 끝으로 상쇄됩니다. 양쪽 끝 사이에는 잠재적인 차이가 있습니다. 이 현상을 광자기전기 효과라고 합니다. 광자기전기 효과로 만들어진 검출기를 광자기전기 검출기(PEM 장치라고 함)라고 합니다.