[方案]第二章紅外探測(cè)器(上)

1、2.1 紅外探測(cè)器的發(fā)展及分類 1. 紅外探測(cè)器的發(fā)展 2. 分類 2.2 紅外探測(cè)器的性能參數(shù) 2.2.1 紅外探測(cè)器的主要工作條件 2.2.2 紅外探測(cè)器的性能參數(shù) 2.2.3 紅外探測(cè)器性能參數(shù)的測(cè)量 2.3 熱探測(cè)器 2.4 光子探測(cè)器 2.5 典型的光子探測(cè)器 第二章 紅外探測(cè) 器 意義：紅外系統(tǒng)的核心元件 原理圖 紅外輻射能轉(zhuǎn)換器 電能 可測(cè)量的物理量 （電壓、電流及 材料的性質(zhì)變化） 紅外探測(cè) 器 紅外探測(cè)器系統(tǒng)的特點(diǎn) u紅外探測(cè)系統(tǒng)可以無(wú)源方式工作 u與雷達(dá)相比：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，分辨率高， 抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)； u與可見(jiàn)光設(shè)備相比：具有透過(guò)煙塵能力強(qiáng)，可晝夜工作等

2、 特點(diǎn)。 紅外探測(cè)器作為整個(gè)紅外探測(cè)系統(tǒng)的核心，種類繁多， 性能各異，適用于不同的工作領(lǐng)域。 1.紅外探測(cè)器的發(fā)展 早期中期 近期 空空 紅外 導(dǎo)彈 機(jī)載 紅外 武器 系統(tǒng) 焦平面陣列 2.1 紅外探測(cè)器的 發(fā)展及分類 紅外探測(cè)器的研究方向： 提高單元器件單元器件的性能(高速寬帶響應(yīng)、低噪聲); 增大紅外焦平面探測(cè)器陣列面積陣列面積； 提高紅外探測(cè)系統(tǒng)的靈敏度系統(tǒng)的靈敏度; 克服系統(tǒng)在光學(xué)設(shè)計(jì)和加工、信號(hào)處理和顯示等方面的困 難，縮小體積、減輕重量，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本; 隨著材料、芯片和系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步，紅外探測(cè)器將向更多 的光譜波段發(fā)展，既包括拓寬光譜波段拓寬光譜波段，也包括將光譜波 段劃

3、分成更為細(xì)致的波段細(xì)致的波段，以獲得目標(biāo)的“彩色”熱圖像， 從而更豐富、更精確和更可靠的獲取目標(biāo)信息。 根據(jù)工作機(jī)理分類： 熱釋電 紅外探測(cè)器 熱探測(cè)器 光子探測(cè)器 溫差電偶（堆） 熱敏電阻 氣動(dòng)探測(cè)器 光電導(dǎo) 光伏 光磁電 光電發(fā)射 其他的分類標(biāo)準(zhǔn)：工作溫度、響應(yīng)波長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)、用途 熱效應(yīng) 光電效應(yīng) 2.分類 2.2 紅外探測(cè)器的性能參數(shù) 2.2.1 紅外探測(cè)器的主要工作條件 （1）入射輻射的光譜分布（ 單色，黑體，大氣和光學(xué)系統(tǒng)） （2）電路的頻率范圍 （噪聲電壓，噪聲） （3）工作溫度 （半導(dǎo)體探測(cè)器） （4）光敏面的形狀和尺寸 （信號(hào)和噪聲） （5）偏置情況 （6）特殊工作條件 探測(cè)器的

4、性能參數(shù)與其工作 條件密切相關(guān) 給出性能參數(shù)時(shí)，必須注明 有關(guān)工作條件 2.2.2紅外探測(cè)器的性能參數(shù) 探測(cè)器的輸出信號(hào)s與入射到探測(cè)器的輻射功率p之比，稱 為響應(yīng)度，記為r。 1.響應(yīng)度（響應(yīng)率） p s r 信號(hào)s一般為電壓信號(hào)或電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)響應(yīng)度的單位分別為 v/w，a/w 表示探測(cè)器把紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的能力 （2-1） 注意： 在測(cè)量響應(yīng)度時(shí)，常用的輻射源為500k黑體，測(cè) 得的響應(yīng)度用r0表示； 如輻射源為單色光（波長(zhǎng)為），則測(cè)得的響應(yīng)度 記為r0； 響應(yīng)度隨調(diào)制頻率的變化叫做探測(cè)器的頻率響應(yīng)。頻率響應(yīng)。 測(cè)試測(cè)試時(shí)，需注明調(diào)制頻率、工作溫度、光敏面面積、 入射的輻射功率 2.

5、響應(yīng)時(shí)間 物理意義：當(dāng)探測(cè)器受輻射照射時(shí)，輸出信號(hào)上升到穩(wěn)定 值的63%是所需要的時(shí)間。 在某一時(shí)刻（t=0）以恒定輻射去照射探測(cè) 器，其輸出信號(hào)ut按指數(shù)規(guī)律上升到一個(gè)穩(wěn) 定值u0： 00 163% t t uueu （2-2） 響應(yīng)時(shí)間表征著探測(cè)器對(duì)輻射響應(yīng)的快慢，這個(gè)參數(shù)越小越好。 對(duì)于調(diào)制頻率為f的正弦輻射，交流響應(yīng)率rf與直流 響應(yīng)率r0之間有如下關(guān)系: 0 222 1/2 (14) f r r f （2-3） 知道即可畫(huà)出探測(cè)器的頻率響應(yīng)曲線；由頻率響應(yīng)曲線也可以確定的值 r0就是直流響應(yīng)度，當(dāng) 時(shí)， 2 1 f （2-4） rf = 0.71 r0 稱這時(shí)的調(diào)制頻率為探測(cè)器的最高

6、響應(yīng)頻率 3.噪聲等效功率 當(dāng)輻射在探測(cè)器上產(chǎn)生的信號(hào)電壓正好等于探測(cè)器本身的噪聲電壓值時(shí)，所需投 射到探測(cè)器上的輻射功率稱作為探測(cè)器的噪聲等效功率，即 ns ea / nep p 式中，e是投射到探測(cè)器光敏面上的輻照度 a是探測(cè)器光敏面面積 s/n是探測(cè)器輸出信號(hào)電壓與噪聲電壓之比 （2-5） nep的量綱為w, nep標(biāo)志探測(cè)器所能探測(cè)的最小功率 r n nep 由響應(yīng)度的定義 , 得 p s r 等效噪聲功率的另一表達(dá)式： （2-6） 等效噪聲功率nep與探測(cè)器的噪聲值n成正比， 與探測(cè)器的響應(yīng)度r成反比。 nep越小，探測(cè)器性能越好 與人們“越大越好”的習(xí)慣不符 4.探測(cè)率 定義： n

7、ep 1 d （2-7） 單位：w-1 表示每瓦的輻射功率所能獲得的信號(hào)噪聲電壓比 大部分探測(cè)器的nep與探測(cè)器的面積a的平方根、帶寬f的平方根成正比。因此， 僅用等效噪聲的數(shù)值很難來(lái)比較兩個(gè)不同來(lái)源的探測(cè)器的優(yōu)劣。 歸一化探測(cè)率（星探測(cè)率） *1/21/2 / ,()() s n dt ffd afaf p d*實(shí)際上就是當(dāng)探測(cè)器的敏感元具有單位面積，放大器的測(cè)量帶寬為1hz 時(shí)，單位輻射功率所能獲得的信號(hào)噪聲電壓比 d*的單位：的單位： 1/2 /cm hzw 不足：在量綱中出現(xiàn)了功率的倒數(shù)，與實(shí)際不符， 故在實(shí)用中噪聲等效功率仍是有用的性能參數(shù)。 現(xiàn)在人們說(shuō)探測(cè)率，一般就是指歸一化探測(cè)率

8、 （2-8） 優(yōu)點(diǎn)：能對(duì)不同敏感面積的同一類探測(cè)器進(jìn)行比較 5.探測(cè)器的光譜響應(yīng) 探測(cè)器的光譜響應(yīng)是指探測(cè)器受到不同波長(zhǎng)的光照射時(shí)， 響應(yīng)率r隨入射輻射波長(zhǎng)的變化的情況。 探測(cè)器的光譜響應(yīng)（理想曲線） （a)光子探測(cè)器 （b）熱探測(cè)器 ？ 熱探測(cè)器： 理論上，對(duì)輻射波長(zhǎng)是無(wú)選擇性的 單色歸一化探測(cè)率d*可以寫(xiě)成（理想情況）： d*=d 光子探測(cè)器 * * 0 c c d d , 當(dāng)c ,當(dāng)c 光子探測(cè)器對(duì)輻射的波長(zhǎng)有選擇性，存在著長(zhǎng)波限c。 還需注意的問(wèn)題： 探測(cè)器內(nèi)阻的問(wèn)題，因?yàn)樵谂c放大器連用時(shí)，要考慮到 阻抗匹配。 探測(cè)器的接收面積，因?yàn)樵谂c光學(xué)系統(tǒng)匹配時(shí)必須要考 慮到探測(cè)器接收面積的大小

9、，一般應(yīng)使探測(cè)器接收面積 與光學(xué)系統(tǒng)成像大小相同。 探測(cè)器的響應(yīng)度與輻射強(qiáng)度之間是否是線性關(guān)系。 探測(cè)器接收面上響應(yīng)度是否均勻。 2.2.3紅外探測(cè)器性能參數(shù)的測(cè)量 1.探測(cè)率d*的測(cè)量 *1/21/2 / ,()() s n dt ffd afaf p 關(guān)鍵器件及作用 1）溫度控制器溫度控制器：使得黑體穩(wěn)定的輻射； 2）冷屏冷屏：限制黑體表面的紅外輻射對(duì)探測(cè)器的影響，使得探測(cè)器只探 測(cè)到從小孔輻射的紅外線； 3）調(diào)制盤(pán)（斬波器）調(diào)制盤(pán)（斬波器）：要求實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)諧調(diào)制，有利于放大 4）直流電機(jī)直流電機(jī)：要求大范圍的調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)要用直流； 交流電的噪聲很大，對(duì)探測(cè)器的影響很大 5）前置放大器前置放

10、大器：低噪聲，要求所有電路的噪聲小于探測(cè)器的噪聲； 對(duì)前置放大器的噪聲和放大率要求很高 6）噪聲電壓表：要求帶寬很寬，動(dòng)態(tài)范圍大，積分時(shí)間 對(duì)斬波器的要求: 10 w rr /0.87r r 實(shí)現(xiàn)正弦調(diào)制： rw: 旋轉(zhuǎn)中心到光束的距離； r: 光束半徑，r: 斬波器的齒距 對(duì)噪聲電壓表的要求： 1）帶寬很寬 3 (8 10) dbn ff 2) 動(dòng)態(tài)范圍大：是整個(gè)噪聲范圍的（410）倍 3）積分時(shí)間：通常把積分時(shí)間從最小值開(kāi)始逐漸增加， 直到得到一個(gè)穩(wěn)定的讀數(shù) 2 1 4 0 4 2 )( d att e 其中， （表示黑體引起的照度增加量） a1 是黑體輻射孔的面積 d 是黑體輻射孔到探測(cè)

11、器光敏面的距離 t 是黑體溫度，500k t0 是環(huán)境溫度 2/1 2/1 2/1* 2 )( )( / ae f v v fa p ns d n s 測(cè)量原理： （2-9） 1224 5.67 10wcm k stefan常數(shù)常數(shù). 對(duì)實(shí)際測(cè)試裝置，對(duì)實(shí)際測(cè)試裝置，e固定，探測(cè)器光敏面面積固定，探測(cè)器光敏面面積a由研制者提供，由研制者提供， f可以選擇， 實(shí)際需要測(cè)量的就是實(shí)際需要測(cè)量的就是vs、vn （1）打開(kāi)黑體溫控系統(tǒng)，待其溫度穩(wěn)定后（約半小時(shí)），）打開(kāi)黑體溫控系統(tǒng)，待其溫度穩(wěn)定后（約半小時(shí)）， （2）打開(kāi)斬波器，調(diào)整波分析儀的中心頻率，使之與斬波）打開(kāi)斬波器，調(diào)整波分析儀的中心頻率，

12、使之與斬波 器的中心頻率相一致；器的中心頻率相一致； 調(diào)制頻率在調(diào)制頻率在 480 hz 左右左右,選定選定f ,調(diào)整波分析儀的通帶中心頻率使輸出調(diào)整波分析儀的通帶中心頻率使輸出 電壓最強(qiáng)，該電壓就是信號(hào)電壓電壓最強(qiáng)，該電壓就是信號(hào)電壓vs （2）用不透明的室溫板遮住黑體輻射孔，輸出電壓為）用不透明的室溫板遮住黑體輻射孔，輸出電壓為vn （3） 將測(cè)量結(jié)果代入將測(cè)量結(jié)果代入 式（式（2-9）即求出）即求出d* 測(cè)量程序測(cè)量程序 可同時(shí)測(cè)出響應(yīng)率 ke v r s 1 22 k：前置放大器倍數(shù) 108 /whzcm 1/2 1012/whzcm 1/2 不同探測(cè)器的歸一化探測(cè)率隨波長(zhǎng)的變化 量級(jí)

13、： 2.光譜響應(yīng)的測(cè)量方法光譜響應(yīng)的測(cè)量方法 相對(duì)響應(yīng) ( )( ,)/() ( ),) vsvp prvvr () vp r is the response of detector at the spectral peak wavelength is the response spectra. ( ) v r 測(cè)量相對(duì)光譜響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置方框圖 響應(yīng)度或探測(cè)率隨入射波長(zhǎng)的變化 光源光譜曲線 探測(cè)器響應(yīng)曲線 關(guān)鍵器件及作用 紅外源： nernst燈燈的特點(diǎn)：低溫時(shí)阻值很小，需預(yù) 熱，待溫度升高、阻值變大后才能通 電且需限流；115微米 nernst 燈本身輻射的能量和波長(zhǎng)有關(guān)燈本身輻射的能量和波

14、長(zhǎng)有關(guān)， 所以實(shí)際測(cè)量時(shí)需要測(cè)定光源光譜和 探測(cè)器響應(yīng)光譜兩曲線，以后者除以 前者，才能得到探測(cè)器的相對(duì)光譜響 應(yīng)曲線 光源光譜可用對(duì)波長(zhǎng)無(wú)選擇的真空熱電偶 來(lái)測(cè)得 wavelength responsivity 單色儀 功能：將不同波長(zhǎng)的光分出來(lái)給探測(cè)器 特點(diǎn)：信號(hào)非常微弱，需要用鎖相放大器 鎖相放大器具有強(qiáng)大的能力從噪聲中檢測(cè)出被掩埋的信號(hào) 鎖相原理 phase-locked loop f i vd fofo pdvco pd ： phase discriminator，鑒相器 lpf： low pass filter，低通濾波器 vco：voltage controlled oscill

15、ator 電壓控制振蕩器 鎖相環(huán)的核心： vco vco的核心：變?nèi)荻O管（varicap） vco 頻率受控于電壓 鎖相過(guò)程 phase-locked loop f i vd fofo pdvco 0dd wcfv 0 , i ifff 0dd wcfv 0i fiff 0 ,. id fphase lockedvtfcons 反向偏壓耗盡區(qū)厚度 電容 最終鎖定結(jié)果是pd的兩路送入信號(hào)頻率相等 figure 6-10 frequency multiplying loop figure 6-10 frequency dividing loop 0i fnf 0i ffn 0i fnf 0 /

16、i ffn 測(cè)量程序 nernst 燈預(yù)熱 改變單色儀的輸出波長(zhǎng), 得到v() 利用熱電偶或熱電堆測(cè)量 -光源的輻射譜r() v() / r() - 響應(yīng)譜 rv() 代表曲線 p * /22.5 p dd 峰值波長(zhǎng) 截止波長(zhǎng) c 曲線 * ( )/( )dr 3.響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量 矩形輻射脈沖法 適用條件：紅外探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)約在50ms10-2s之間時(shí)， 都可用矩形輻射脈沖法進(jìn)行測(cè)量 獲得矩形脈沖的方法： （1）對(duì)響應(yīng)較慢的探測(cè)器 可用半圓形調(diào)制盤(pán)，脈沖上升時(shí)間比探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間短； （2）對(duì)響應(yīng)較快的探測(cè)器（響應(yīng)時(shí)間10s） 常用旋轉(zhuǎn)反射鏡（脈沖上升與下降時(shí)間可低到10-8s）。 頻率響應(yīng)法

17、 適用條件：適用于測(cè)量大于10s的時(shí)間常數(shù)； 測(cè)量裝置：與探測(cè)率的實(shí)驗(yàn)裝置相同， 須用一個(gè)變速馬達(dá)來(lái)改變調(diào)制頻率，并用真空管伏特表來(lái)測(cè)量輸出電壓 信號(hào)隨頻率的變化 在橫坐標(biāo)上取兩個(gè)適當(dāng)?shù)念l率f1、f2， 從縱坐標(biāo)上得出對(duì)應(yīng)的信號(hào)值s1、s2， 則器件的響應(yīng)時(shí)間由下式算出： 1 2 22 12 2222 2211 1 2 ss f sf s s1、s2必須在相差10%以上， 否則誤差較大。 2.3 熱探測(cè)器 機(jī)理 利用輻射的熱效應(yīng)，通過(guò)熱電變換來(lái)探測(cè)輻射。 入射到探測(cè)器光敏面的輻射被吸收后，引起響應(yīng) 元的溫度升高，響應(yīng)元材料的某一物理量隨之而 發(fā)生變化。利用不同物理效應(yīng)可設(shè)計(jì)出不同類型 的熱探測(cè)

18、器。 熱探測(cè)器也通稱為能量探測(cè)器 輻射溫度變化材料物理量變化 熱探測(cè)器熱探測(cè)器 熱電偶（堆）：熱電偶（堆）：溫差電效應(yīng)溫差電效應(yīng) 熱敏電阻：熱敏電阻：電阻溫度效應(yīng)電阻溫度效應(yīng) 熱釋電：熱釋電：熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng) 氣動(dòng)探測(cè)器（氣動(dòng)探測(cè)器（golay cell) 主要類型： 1. 熱敏電阻 工作原理：阻值隨溫度改變而改變 溫度 電阻 正溫度系數(shù)（p.t.c） 金屬 溫度 電阻 負(fù)溫度系數(shù)（n.t.c） 半導(dǎo)體 熱敏電阻的靈敏元可是由錳、鈷、鎳金屬氧化物按一定比例混合壓制成型，高 溫?zé)Y(jié)而成 定義電阻溫度系數(shù) rdt dr 吸收紅外輻射熱敏電阻的溫度升高 電阻值變化 輸出電壓改變（工作電路配合）

19、基本結(jié)構(gòu) 工作原理： 當(dāng)熱敏薄片的溫度升高到使由 熱傳導(dǎo)所損失的熱功率等于薄 片所吸收的輻射功率時(shí)，薄片 的溫度就達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，薄 片的電阻也隨之達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定 值。 熱敏電阻探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間：從輻照開(kāi)始到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間 響應(yīng)度大溫升大、電阻溫度系數(shù)大 要求 如果襯底熱導(dǎo)較?。▊鳠崧?，溫升可以較大，但達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)需要的 時(shí)間就比較長(zhǎng) 需要在響應(yīng)度與響應(yīng)時(shí)間之間進(jìn)行折中 使用時(shí)，需要在薄片上加偏置電壓，使得薄片的溫度在沒(méi)有輻照時(shí)就比環(huán) 境溫度高幾度，利于熱量的導(dǎo)出。 注意： 測(cè)輻射熱敏電阻的探測(cè)率探測(cè)率與紅外輻射波長(zhǎng)、器件 光敏面面積和阻值均無(wú)關(guān)，而與材料常數(shù)、光敏與材料常數(shù)、光敏 面的吸收率

20、、環(huán)境溫度、工作溫度、襯底的熱導(dǎo)面的吸收率、環(huán)境溫度、工作溫度、襯底的熱導(dǎo) 率及襯底的厚度有關(guān)。率及襯底的厚度有關(guān)。 存在一個(gè)閾值溫度閾值溫度，當(dāng)薄片溫度高于閾值時(shí)，熱熱 敏電阻自行燒毀。敏電阻自行燒毀。 2.熱電偶（堆）熱電偶（堆） 溫差電效應(yīng) 當(dāng)兩種不同的金屬或半導(dǎo)體材 料連接成一個(gè)閉合電路，并使一個(gè) 接頭的溫度t高于另一個(gè)接頭的溫度 t0，那么，在閉合電路中便有電流 流過(guò)。 這個(gè)效應(yīng)于1821年由塞貝克發(fā) 現(xiàn)，故稱為塞貝克效應(yīng)。 溫差電動(dòng)勢(shì) 定義塞貝克系數(shù) dt d 12 12 單位：v/ 例：在由康銅和鐵構(gòu)成的電偶中，兩接頭點(diǎn)的溫差為1 時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 5.210-5 v 帕耳帖效

21、應(yīng) 當(dāng)兩種不同的金屬或半導(dǎo)體材料1和2連 接通以電流，在接頭處便有吸熱或放熱 現(xiàn)象. 這個(gè)效應(yīng)于1834年由帕耳帖首先發(fā)現(xiàn)， 故稱為帕耳帖效應(yīng) 單位時(shí)間內(nèi)接頭處吸收的熱量與電流成正比:i dt dq 12 式中，12稱為帕耳帖系數(shù) 帕耳帖效應(yīng)是可逆的，即 2112 湯姆遜效應(yīng) 當(dāng)存在溫度梯度的均勻?qū)w中通有 電流時(shí)，導(dǎo)體中除了產(chǎn)生和電阻有關(guān)的 焦耳熱以外，導(dǎo)體的各部分就會(huì)變冷或 變熱，因此原來(lái)的溫度分布就會(huì)改變。 為維持原有的溫度分布，導(dǎo)體各部分必 須吸收或放出熱量，這個(gè)效應(yīng)稱為湯姆 遜效應(yīng)。 若電流是由溫度t流向t+dt處，則單位長(zhǎng)度內(nèi)的吸熱速率為 dqdt i dtdx 為湯姆遜系數(shù) 湯姆

22、遜效應(yīng)也是可逆的 三種溫差電效應(yīng)不是獨(dú)立無(wú)關(guān)的； 塞貝克系數(shù)、帕耳帖系數(shù)、湯姆遜系數(shù)之間存在 開(kāi)耳芬關(guān)系 dt d t t 12 21 1212 說(shuō)明： （1）為了提高測(cè)輻射熱電偶的電壓響應(yīng)度，除了應(yīng)盡量提高塞貝克系數(shù) 12外，還應(yīng)當(dāng)降低熱電偶兩臂的熱導(dǎo)和電阻。 （2）響應(yīng)度和響應(yīng)速度之間是互相制約的,不可同時(shí)改善： 2/122 12 )1 ()1 ( hm m r 其中，h 為輻照面的熱容量； m為負(fù)載電阻r與熱電偶電阻r之比； 每個(gè)熱電偶受照面的熱容量h可 以做得比較小，而整個(gè)受照面 比較大，這樣可以使熱電堆的 性能優(yōu)于熱電偶 把輻照面分成若干塊，每塊接一個(gè)熱電阻，并把它們串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成熱

23、電堆 熱電堆分為： 塊材料器件 薄膜器件 3.熱釋電探測(cè)器 熱電晶體 在具有非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的極性晶體中，即使在外 電場(chǎng)和應(yīng)力均為零的情況下，本身具有自發(fā)極化， 自發(fā)極化強(qiáng)度自發(fā)極化強(qiáng)度為ps，是溫度的函數(shù)。溫度升高時(shí)， ps減小，當(dāng)溫度高于居里溫度居里溫度tc時(shí)，ps=0。具有 這種性質(zhì)的晶體稱為熱電晶體熱電晶體。 硫酸三甘肽（tgs）、鈮酸鍶鋇（sbn）、鉭酸鋰、鈮酸鈮 最敏感的熱電材料 溫度高于居里溫度tc時(shí)，自發(fā)極化強(qiáng)度ps=0。 硫酸三甘肽（tgs）、鈮酸鍶鋇（sbn） 熱電系數(shù)：自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度的變化率 t p s 單位：ccm-2k-1 （2）熱釋電效應(yīng) 自發(fā)極化熱電晶體表面出現(xiàn)

24、面束縛電荷 ： ss p 面束縛電荷常被（晶體內(nèi)部和外部）自由電荷中和平時(shí) 但是，中和所需時(shí)間很長(zhǎng)-秒級(jí) 自發(fā)極化的弛豫時(shí)間很短-10-12 s 晶體溫度以一定頻率變化時(shí)，來(lái)不及中和，面束縛電荷密度必然以同樣的 頻率出現(xiàn)周期性變化，并產(chǎn)生一個(gè)交變電場(chǎng)。熱釋電效應(yīng) *熱釋電探測(cè)器是一種交流或瞬時(shí)響應(yīng)的器件 設(shè)1/f足夠小，在垂直于ps的兩個(gè)端面涂上電極，并通過(guò)負(fù)載連成閉合回路，回 路中就會(huì)有電流流過(guò)，而且在負(fù)載兩端產(chǎn)生交變的信號(hào)電壓。 工作原理： 二、熱釋電探測(cè)器的基本工作原理 用調(diào)制頻率為f的紅外輻射照射熱電晶體 ( s itc s 光 強(qiáng) 變 化面 束 縛 電 荷 ）電 容 ）輸 出 信 號(hào) 電 壓 ）充 放 電v 外電壓恒定 熱釋電探測(cè)器的電壓響應(yīng)度 t 為器件的熱時(shí)間常數(shù)