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制冷型紅外探測器分類及特點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間:2022-11-18 13:30:00
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  紅外探測器是氣體紅外成像檢測儀的核心器件,是探測、識(shí)別和分析VOCs氣體泄漏的關(guān)鍵。根據(jù)工作溫度,紅外探測器可分為制冷型紅外探測器和非制冷型紅外探測器。制冷型紅外探測器根據(jù)其傳感器材料又可細(xì)分多個(gè)類別,下面就大家介紹一下關(guān)于“制冷型紅外探測器分類及其特點(diǎn)”。

制冷型紅外探測器結(jié)構(gòu)

[制冷型紅外探測器結(jié)構(gòu)]


  制冷型紅外探測器分類


  制冷型紅外探測器按照MEMS傳感器材料的不同可細(xì)分為碲鎘汞探測器、銻化銦探測器、量子阱探測器、二類超晶格探測器等。


  碲鎘汞紅外探測器

  碲鎘汞紅外探測器采用的紅外半導(dǎo)體材料為碲鎘汞,通過調(diào)節(jié)Cd組分變化,波長可完全覆蓋短波、中波、長波和甚長波等整個(gè)紅外波段。

  優(yōu)點(diǎn):電子有效質(zhì)量小而本征載流子濃度低,吸收系數(shù)大,量子效率高,因而制成的探測器噪聲低,探測率高。

  缺點(diǎn):碲、鎘、汞三種材料是通過離子鍵結(jié)合的方式連接的,其相互作用力小。構(gòu)成元素汞非常不穩(wěn)定,容易從碲鎘汞材料中逸出從而造成材料的缺陷、材料的不均勻以及器件性能的不均勻,在長波應(yīng)用時(shí)尤其突出。


  銻化銦探測器

  銻化銦探測器屬于本征吸收,其材料量子效率和響應(yīng)率高。因此,它可以實(shí)現(xiàn)極高的熱靈敏度和極好的圖像質(zhì)量,目前已成為重要的中波紅外探測器之一。


  量子阱紅外探測器:

  量子阱紅外探測器因其構(gòu)成材料在能帶結(jié)構(gòu)上構(gòu)成的電子或空穴勢阱而得名。外來光子引起的電子或空穴躍遷屬于子帶間躍遷,在外加電場的作用下載流子被收集形成光電流。

  優(yōu)點(diǎn):構(gòu)成元素Ga、As與Al、As之間是共價(jià)鍵結(jié)合,互作用力大,材料牢固穩(wěn)定,可耐受天基高能離子輻射,適于制備天基紅外探測器。

  缺點(diǎn):量子阱紅外探測器量子效率低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于碲鎘汞材料,在相同的積分時(shí)間和光學(xué)系統(tǒng)條件下,量子阱長波紅外探測器性能比碲鎘汞長波紅外探測器低。

  另外量子阱紅外探測器為了提高了制冷要求,會(huì)相應(yīng)地增加系統(tǒng)的功耗、縮短制冷機(jī)的壽命。


  二類超晶格:

  二類超晶主要應(yīng)用于高性能紅外焦平面成像陣列制造中。二類超晶紅外探測器具有穿透性強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)、全天候工作等優(yōu)點(diǎn)。紅外焦平面成像陣列,可使整個(gè)視場內(nèi)景物的每一個(gè)像元與一個(gè)敏感元相對(duì)應(yīng),光電轉(zhuǎn)換效率更高。

  與碲鎘汞紅外探測器相比,二類超晶格的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面:

  一、二類超晶格材料的電子有效質(zhì)量大,在長波范圍約為碲鎘汞的3倍,尤其在甚長波,隨著波長增長,碲鎘汞的電子有效質(zhì)量變小,而二類超晶格材料的電子有效質(zhì)量卻不變。由此決定了二類超晶格探測器帶間隧穿電流小,器件暗電流小。

  二、通過應(yīng)變對(duì)能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用,能有效降低俄歇復(fù)合,提高載流子有效壽命,提高器件性能。

  三、二類超晶格材料構(gòu)成元素之間化學(xué)鍵強(qiáng),材料穩(wěn)定性好,對(duì)工藝的要求大大降低,器件產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢明顯。

  以上是對(duì)“制冷型紅外探測器的分類及其特點(diǎn)”的簡單介紹,希望對(duì)您有所幫助。

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