紅外傳感器ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-02-11 07:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 化過程中，才有信號(hào)輸出。所以，必須對(duì)紅外輻射進(jìn)行調(diào)制（或稱斬光），使恒不定期的輻射變成交變輻射，不斷地引起傳感器的溫度變化，才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生，并輸出交變的信號(hào)。 第 16章 紅外傳感器 光子傳感器 利用光子效應(yīng)所制成的紅外傳感器，統(tǒng)稱光子傳感器。 按照光子傳感器的工作原理，一般可分為內(nèi)光電和外光電傳感器兩種，內(nèi)光電傳感器又分光電導(dǎo)傳感器，光生伏特感器和光磁電傳感器等三種。 第 16章 紅外傳感器 當(dāng)光輻射照在某些材料的表面上時(shí)，若入射光的光子能量足夠大，就能使材料的電子，逸出表面，向外發(fā)射出電子，這種現(xiàn)象叫外光電效應(yīng)或光電子發(fā)射效應(yīng)。光電二極管、光電倍增管等便屬于這種類型的電子傳感器。它的響應(yīng)速度比較快，一般只需幾個(gè)毫微秒。但電子逸出需要較大的光子能量，只適宜在近紅外輻射或可見光范轉(zhuǎn)內(nèi)使用。 ? 外光電傳感（ PF器件） 第 16章 紅外傳感器 ? 光電導(dǎo)傳感器（ PC器件） 當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料表面上時(shí)，半導(dǎo)體材料中有些電子和空穴可以從原來不導(dǎo)電的束縛狀態(tài)變?yōu)槟軐?dǎo)電的自由狀態(tài)，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電率增加，這種現(xiàn)象叫光電導(dǎo)現(xiàn)象。 利用光電導(dǎo)現(xiàn)象制成的傳感器稱為光電導(dǎo)傳感器，如硫化鉛（ Pbs）、硒化鉛（ PbSe）、銻化銦（ InSb）、碲鎘汞（ HgCdTe）等材料都可制造光電導(dǎo)傳感器。使用光電導(dǎo)傳感器時(shí)，需要制冷和加上一定的偏壓，否則會(huì)使響應(yīng)率降低，噪聲大，響應(yīng)波段窄，以致使紅外傳感器損壞。 第 16章 紅外傳感器 ? 光生伏特傳感器（ PU器件） 當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料的 pn結(jié)上時(shí)，在結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的作用下，自由電子移向 N區(qū)，空穴移向P區(qū)。如果結(jié)開路，則在結(jié)兩端便產(chǎn)生一個(gè)附加電勢(shì)，稱為光生電動(dòng)勢(shì)。利用這個(gè)效應(yīng)制成的傳感器稱為光生伏特傳感器或結(jié)傳感器。 第 16章 紅外傳感器 ? 光磁電傳感器（ PEM器件） 當(dāng)紅外輻射照在某些半導(dǎo)體材料的表面上時(shí)，材料表面的電子和空穴將向內(nèi)部擴(kuò)散，在擴(kuò)散中若受強(qiáng)磁場(chǎng)的作用，電子與空穴則各偏向一邊，因而產(chǎn)生開路電壓，這種現(xiàn)象稱為光磁電效應(yīng)。利用此效應(yīng)制成的紅外傳感器，叫做光磁電傳感器。 光磁電傳感器不需要致冷，響應(yīng)波段可達(dá) 7μm左右，時(shí)間常數(shù)小，響應(yīng)速度快，不用加偏壓，內(nèi)阻極低，噪聲小，有良好的穩(wěn)定性和可靠性。但其靈敏度低，低噪聲前置放大器制作困難，因而影響了使用。 第 16章 紅外傳感器 三、紅外傳感器的性能參數(shù) 電壓響應(yīng)率 ?R 當(dāng)（經(jīng)過調(diào)制的）紅外輻射照射到傳感器的敏感面上時(shí)，傳感器的輸出電壓與輸入紅外輻射功率之比，叫做傳感器的電壓響應(yīng)率。 APUR s0??（ V/W或 WV ?? / ） —— 紅外傳感器的輸出電壓（ V）； —— 投射到紅外敏感元件單位面積上的功率（ W/cm2） —— 紅外傳感器敏感元件的面積（ cm2） sU0PA第 16章 紅外傳感器 響應(yīng)波長范圍 響應(yīng)波長范圍（或稱光譜響應(yīng)），是表示傳感器的電壓響應(yīng)率與入射的紅外輻射波長之間的關(guān)系，一般用曲線表示。 由于熱電傳感器的電壓響應(yīng)率與波長無關(guān)，它的響應(yīng)率曲線是一條平行于橫坐標(biāo)（波長）的直線，如曲線 1所示。 m? c??R?R21第 16章 紅外傳感器 光子傳感器的電壓響應(yīng)率是波長的函數(shù)，它的響應(yīng)率是一條隨波長變化而變化的曲線，如曲線 2所示。一般將響應(yīng)率最大值所對(duì)應(yīng)的波長稱為峰值波長（ ），而把響應(yīng)率下降到響應(yīng)值的一半所對(duì)應(yīng)的波長稱為截止波長（ ），它表示紅外傳感器使用的波長范圍。 m?c?m? c??R?R21第 16章 紅外傳感器 噪聲等效功率 如果投射到紅外傳感器敏感元件上的輻射功率所產(chǎn)生的輸出電壓 ，正好等于傳感器本身的噪聲電壓 ，則這個(gè)輻射功率就叫做“噪聲等效功率”。通常用符號(hào)“ NEP”表示 SUNU?RUUUAPNE P NNs??/00—— 投射到傳感器敏感元件單位面積上的輻射功率（ W/cm2）； —— 紅外傳感器敏感元件的面積（ cm2） 0P0A第 16章 紅外傳感器 探測(cè)率 探測(cè)率是噪聲等效功率的倒數(shù)，即 NURNE PD /1??? 紅外傳感器的探測(cè)率越高，表明傳感器所能探測(cè)到的最小輻射功率越小，傳感器就越靈敏。 比探測(cè)率 比探測(cè)率又叫歸一化探測(cè)率，或者叫探測(cè)靈敏度。通常用符號(hào) 表示 *DfAURfADfAN E PD N ?????? 000* )/()/1( ?第 16章 紅外傳感器 為響應(yīng)率下降到最大值的 （ 3dB）時(shí)間的調(diào)制頻率。 時(shí)間常數(shù) 時(shí)間常數(shù)表示紅外傳感
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