【正文】 化關(guān)系。 摻丙乙酸的 TGS（ LATGS） 具有很好的鎖定極化特點(diǎn) 。圖中用 JFET構(gòu)成源極跟隨器，進(jìn)行阻抗變換。 放大器噪聲來(lái)自放大器中的有源元件和無(wú)源器件，及信號(hào)源的阻抗和放大器輸入阻抗之間噪聲的匹配等方面。 (3) 當(dāng) τe ≠ τT時(shí)，通常 τe＜ τT，在 ω＝ 1/τT ~ 1/τe范圍內(nèi)，Sv與 ω?zé)o關(guān)； (4) 高頻段 （ ω1/τT、 1/τe）時(shí)， 電壓靈敏度 熱釋電器件的靈敏度 CCAS???? d?即靈敏度與信號(hào)的調(diào)制頻率 ω成反比。 面束縛電荷密度 σ與自發(fā)極化強(qiáng)度 Ps之間的關(guān)系可由下式確定 若輻射引起的晶體溫度變化為 ΔT， 則 ΔQ =Ad(ΔPs/ΔT)ΔT = AdγΔT 式中， γ = ΔPs/ΔT稱(chēng)為 熱釋電系數(shù) ，其單位為 c/cm2?K，是與材料本身的特性有關(guān)的物理量，表示自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度的變化率。利用這一關(guān)系制造的熱敏探測(cè)器稱(chēng)為 熱釋電器件 。它是一個(gè)矢量 , 其單位為 C/m2。 注意： 熱電堆額定功率小，入射輻射不能很強(qiáng)，應(yīng)避免通過(guò)較大的電流，一般多為微安級(jí)。 熱電堆在常溫理想情況下 NEP可達(dá) 109W數(shù)量級(jí)。 基本原理： 溫差電效應(yīng)： Φ — ΔT — U 材 料： 金屬鉑、鐒 溫差電動(dòng)勢(shì)： ~100μV/℃ 材 料： 半導(dǎo)體 溫差電動(dòng)勢(shì)： ~500μV/℃ UOC=M12ΔT 塞貝克系數(shù) 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下： ① 組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固； ② 兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路； ③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可 靠； ④ 保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。 熱端 冷端 通常半導(dǎo)體材料構(gòu)成的熱電偶比金屬材料的溫差電勢(shì)率高（鉍和銻溫差電勢(shì)率為 100181。 塞貝克效應(yīng)（ Seebeck Effect） :兩種不同材料或材料相同而逸出功不同的物體，當(dāng)它們構(gòu)成回路時(shí)，如果兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度不同，回路中就會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。 4. 熱敏電阻的應(yīng)用舉例 熱電偶和熱電堆 （ thermocouples amp。因環(huán)境溫度的起伏而造成元件溫度起伏變化產(chǎn)生的噪聲稱(chēng)為溫度噪聲。2211TLTLTTbbTLLbbTLLbbL RRRRRRURRRURRRUU?????????? aTR ??（ 523） （ 4）冷阻與熱阻 熱阻 Rθ—— 冷阻 RT—— 熱敏電阻在某個(gè)溫度下的電阻值 物體吸收單位輻射功率所引起的溫升 ?? RaaUTaUUTbbTbbL 44 ????則對(duì)電橋電路 若入射輻射為交流正弦信號(hào)， ，則 jwte0?? ?22bb144 ???????? RaaUU Tl ???? CR?其中 GR1??定義式 熱阻與熱傳導(dǎo)系數(shù)的關(guān)系 ａ是吸收系數(shù) 隨輻照頻率的增加，熱敏電阻傳遞給負(fù)載的電壓變化率減少。 3. 熱敏電阻的參數(shù) （ 2）熱敏電阻阻值變化量 ΔRT=RTaTΔT aT為熱敏電阻溫度系數(shù) TaTAT TeReRR 00 ??（ 3）熱敏電阻的輸出特性 RT 測(cè)量電路有兩種： 1）利用單個(gè)探測(cè)器的電路，如下圖所示。又因?yàn)楦鞣N波長(zhǎng)的輻射都能被材料吸收，只是吸收不同波長(zhǎng)的輻射，晶格振動(dòng)加劇的程度不同而已 ,對(duì)溫升都有貢獻(xiàn)，所以它的光譜響應(yīng)特性基本上與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。 只是吸收不同波長(zhǎng)的輻射 ， 晶格振動(dòng)加劇的程度不同 。電阻溫度系數(shù)可達(dá) 5000％。 熱敏電阻的 光譜響應(yīng)基本上與入射輻射的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。 符號(hào) 熱敏電阻 1. 熱敏電阻特點(diǎn) ① 熱敏電阻的溫度系數(shù)大，靈敏度高，熱敏電阻的溫度系數(shù)常比一般金屬電阻大 10～ 100倍。 要減小 H就必須減小探測(cè)器熱敏元件的體積和重量； 要減小 G，必須減小熱敏元件與周?chē)h(huán)境的熱交換。 τT＝ RθCθ與 τ=RC區(qū)別： ? ?????????CjGeΦCjGeΦtT tjtCG???????00熱敏器件 時(shí)間常數(shù) τT 熱時(shí)間常數(shù)表示物體升溫降溫的快慢 RC時(shí)間常數(shù)表示 RC電路中電流或電壓的變化快慢 ? ? ? ?TtjTjCeΦtT????????? 10為正弦變化的函數(shù)。 快速響應(yīng)熱釋電探測(cè)器件的出現(xiàn)彌補(bǔ)了它的缺點(diǎn)。 熱輻射定義： 物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。 熱電傳感器件是將入射到器件上的 輻射能 轉(zhuǎn)換成熱能 ，然后再把熱能轉(zhuǎn)換成 電能 的器件。 式中 G為器件與環(huán)境的熱傳導(dǎo)系數(shù) 。 ω增高，其溫升下降。另外 G對(duì)探測(cè)極限 也有影響。 ④阻值與溫度的變化關(guān)系呈非線性。C （ 3） 臨界溫度熱敏電阻 CTR ——具有負(fù)電阻突變特性 構(gòu)成材料是鋇、鍶、磷等元素氧化物的混合燒結(jié)體，是半玻璃狀的半導(dǎo)體，驟變溫度隨添加鍺、鎢、鉬等的氧化物而變．這是由于不同雜質(zhì)的摻入，使氧化釩的晶格間隔不同造成的．若在適當(dāng)?shù)倪€原氣氛中五氧化二釩變成二氧化釩，則電阻急變溫度變大；若進(jìn)一步還原為三氧化二釩，則急變消失．產(chǎn)生電阻急變的溫度對(duì)應(yīng)于半玻璃半導(dǎo)體物性急變的位置，因此產(chǎn)生半導(dǎo)體 其它類(lèi)型 碳測(cè)輻射熱計(jì)： 已用于極遠(yuǎn)紅外波段的光譜測(cè)量。但為保持住轉(zhuǎn)變期溫度，所需制冷量很大，控制復(fù)雜，目前僅限于實(shí)驗(yàn)室。 2. 熱敏電阻的原理 Positive Temperature Coefficient (PTC) thermistors 適宜材料有 鉑 、 銅 、 鎳 、 鐵 等。 電阻溫度系數(shù)多為 負(fù) 的 電阻溫度系數(shù)絕對(duì)值 大， 比一般金屬電阻大 10～ 100倍 電阻變化與溫度變化的關(guān)系基本上是 非線性 的 耐高溫能力和穩(wěn)定性較 差 多用于輻射 探測(cè) 。如右圖所示。 為了減小響應(yīng)時(shí)間 ， 通常把熱敏電阻貼在具有高熱導(dǎo)的襯底上； ④選用大的材料，也即選取 B值大的材料。與光敏電阻的電流噪聲類(lèi)似，當(dāng)工作頻率 f 10Hz時(shí)，應(yīng)該考慮此噪聲。 優(yōu)點(diǎn)： ①測(cè)量精度高。 I 測(cè)量輻射能的熱電偶稱(chēng)為輻射熱電偶，它與測(cè)溫?zé)犭娕嫉脑硐嗤?，結(jié)構(gòu)不同。V/186。對(duì)于交流響應(yīng)率，降低工作頻率，減小時(shí)間常數(shù) τT，也會(huì)有明顯的提高。熱阻由導(dǎo)熱通路長(zhǎng)和熱電堆數(shù)目以及膜片剖面面積比決定。 電壓靈敏度 熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù) 噪聲等效功率 內(nèi)阻 比探測(cè)率 熱電偶主要參數(shù) 熱釋電器件 熱釋電器件是一種利用熱釋電效應(yīng)制成的熱探測(cè)器件。 4）居里溫度 Tc （居里點(diǎn)） ——指一種臨界溫度，當(dāng)大于 Tc時(shí)，自發(fā)極化消失。如果輻射持續(xù)作用，表面電荷將達(dá)到新的平衡，不再釋放電荷，也不再有電壓信號(hào)輸出。 面電極結(jié)構(gòu)： 電極面積較大，極間距離較小，極間電容較大，故其不適于高速應(yīng)用 邊電極結(jié)構(gòu)：電極所在的平面與光敏面互相垂直，電極間距較大，電極面積較小，極間電容較小。 熱釋電器件的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)電容器，因此輸出阻抗很高，所以它后面常接有場(chǎng)效應(yīng)管，構(gòu)成源極跟隨器的形式，使輸出阻抗降低到適當(dāng)數(shù)值。 )A/G4kT/G / (4 k T 22222N22222RΔfΔfΦIIS NENS ???? ??? 熱釋電探測(cè)器在低頻段的電壓響應(yīng)度與調(diào)制頻率成正比，在高頻段則與調(diào)制頻率成反比 ，僅在 1/τT ~ 1/τe范圍內(nèi)， Rv與 ω?zé)o關(guān)。因此，必須配高阻抗的負(fù)載。 摻雜后 TGS晶體的介電損耗減小 ， 介電常數(shù)下降 。 C提高到 115176。W－ 1。 3. 鉭酸鋰（ LiTaO3） 壓電陶瓷器件的特點(diǎn)是熱釋電系數(shù) γ較大，介電常數(shù) ε也較大，二者的比值并不高。利用 PVF2薄膜已得到 D*（ 500， 10， 1）達(dá)108cm圖 521所示為一種快速熱釋電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)原理圖。 為了降低器件的總熱導(dǎo)，一般采用熱導(dǎo)率較低的襯底。如圖523所示為一種典型的熱釋電探測(cè)器與場(chǎng)效應(yīng)管放大器組合在一起的結(jié)構(gòu)圖。它除具有一般熱探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)外，還具有探測(cè)率高，時(shí)間常數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。釋放的電荷可用放大器轉(zhuǎn)變成電壓輸出。 溫度遠(yuǎn)離居里點(diǎn) PS與 T的關(guān)系是非線性的，且變化不明顯，電壓靈敏度就降低。K1，試求在 T=300K時(shí)熱探測(cè)器的熱時(shí)間常數(shù) τT。