【正文】 ，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 其它類型 碳測輻射熱計(jì)： 已用于極遠(yuǎn)紅外波段的光譜測量。 鍺測輻射熱計(jì)： 敏感元件是鍺摻鎵單晶，致冷到 時，其 D*比熱敏電阻測輻射熱計(jì)約高 1～ 2個數(shù)量級，它的光譜響應(yīng)可延伸到 1000181。 超導(dǎo)測輻射熱計(jì)： 它利用了金屬或半導(dǎo)體由正常態(tài)向超導(dǎo)態(tài)過渡時，電阻隨溫度急劇變化的性能。這種測輻射熱計(jì)靈敏度很高，可用以精密測量很弱的輻射如紅外輻射和激光的功率。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。直徑非常小，達(dá)到了 l mm 以下，熱時間常數(shù)約為普通熱敏電阻器的 10 分之一。 熱敏電阻無選擇性地吸收各種波長的輻射 。 一般金屬吸收光以后，使晶格振動加劇，妨礙了自由電子作定向運(yùn)動。 2. 熱敏電阻的原理 Positive Temperature Coefficient (PTC) thermistors 適宜材料有 鉑 、 銅 、 鎳 、 鐵 等。吸收輻射產(chǎn)生溫升后，自由電子濃度的增加是微不足道的。其中部分電子能夠從價帶躍遷到導(dǎo)帶成為自由電子，使電阻減小， 電阻溫度系數(shù)是負(fù)的 。 Negative Temperature Coefficient (NTC) thermistors 半導(dǎo)體類的多為金屬氧化物，例如氧化錳、氧化鎳、氧化鈷等。 電阻溫度系數(shù)多為 負(fù) 的 電阻溫度系數(shù)絕對值 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 。 （使用熱特性不同的襯底，可使探測器的時間常量由大約 1ms變?yōu)?50ms） 紅外輻射通過探測窗口投射到熱敏元件上，引起元件的電阻變化。 熱敏元件結(jié)構(gòu) 由熱敏材料制成的厚度為 阻粘合在導(dǎo)熱能力高的絕緣襯底上，電阻體兩端蒸發(fā)金屬電極以便與外電路連接； 熱敏電阻探測器的主要參數(shù)有： （ 1） 電阻 溫度特性 熱敏電阻器的實(shí)際阻值 RT與其自身溫度 T的關(guān)系有正溫度系數(shù)與負(fù)溫度系數(shù)兩種 ， 分別表示為： ① 正溫度系數(shù)的熱敏電阻 ② 負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 dTdRRaTT1?TaTBT TeReRR ??? ??式中， RT為絕對溫度 T時的實(shí)際電阻值；分別為背景環(huán)境溫度下的阻值，為與電阻的幾何尺寸和材料物理特性有關(guān)的常數(shù)； A、 B為材料常數(shù)。 2）橋式電路，使用兩個相同規(guī)格的元件，一個作為接收元件，另一個作為補(bǔ)償元件，接到電橋的兩個臂上，可使溫度的緩慢變化不影響電橋平衡。如右圖所示。若在熱敏電阻上加上偏壓 Ubb之后，由于輻射的照射使熱敏電阻值改變，若 TaURRUUTbbTTbbL ?????44TL RR ?1 1LTT RRR ????又 221121 LLLLL RIRIUUU ????))(()(39。2139。熱敏電阻的時間常數(shù)約為 1~10ms，因此，使用頻率上限約為 20~200kHz左右。 為了減小響應(yīng)時間 ， 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。 TaTBT TeReRR ??? ??（ 6）最小可探測功率 熱敏電阻的最小可探測功率受噪聲的影響。熱敏電阻的熱噪聲與光敏電阻阻值的關(guān)系相似為； ② 溫度噪聲。將元件裝入真空殼內(nèi)可降低這種噪聲。與光敏電阻的電流噪聲類似，當(dāng)工作頻率 f 10Hz時，應(yīng)該考慮此噪聲。 根據(jù)這些噪聲情況，熱敏電阻可探測的最小功率約為 108 ~ 109W。熱敏電阻和電阻 R1串聯(lián)產(chǎn)生分壓，其阻值變化使得節(jié)點(diǎn)處的電壓也產(chǎn)生變化，該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。 thermopile） 熱電偶 即 兩種 相互 接觸的材料構(gòu)成的器件 作用：它能產(chǎn)生 溫差電效應(yīng) ： Φ→ΔT→U 熱電偶雖然是發(fā)明于 1826年的古老紅外探測器件，然而至今仍在光譜、光度探測儀器中得到廣泛的應(yīng)用。 優(yōu)點(diǎn)： ①測量精度高。 ②測量范圍廣。 ③構(gòu)造簡單，使用方便。 熱電偶測溫基本原理是將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。 I 測量輻射能的熱電偶稱為輻射熱電偶，它與測溫?zé)犭娕嫉脑硐嗤?，結(jié)構(gòu)不同。用檢流計(jì) G可檢測出電流為 I。成本昂貴。V/186。V/186。 （ a）半導(dǎo)體材料構(gòu)成的熱電偶 （ b）金屬材料構(gòu)成的熱電偶 金屬 A和 B組成回路時，若兩金屬連接點(diǎn)的溫度存在著差異（一端高而另一端低），則產(chǎn)生電位差ΔE，在回路中會有電流產(chǎn)生。其中 R稱為回路電阻。 真空熱電偶的基本特性參數(shù)為靈敏度 S、比探測率 D*、響應(yīng)時間 τ 和最小可探測功率 NEP等參數(shù)。對于交流響應(yīng)率，降低工作頻率，減小時間常數(shù) τT，也會有明顯的提高。 TMU oc ??M為塞貝克常量 也稱溫差電勢率 熱電偶的響應(yīng)時間約為幾毫秒到幾十毫秒左右，在 BeO襯底上制造 BiAg結(jié)結(jié)構(gòu)的熱電偶有望得到更快的時間響應(yīng)，響應(yīng)時間可達(dá)到或超過 107s。半導(dǎo)體熱電偶的最小可探測功率 NEP一般為 1011W左右。 （ 2）響應(yīng)時間 熱電堆探測器 為了減小熱電偶的響應(yīng)時間，提高靈敏度，常把輻射接收面分為若干塊，每塊都接一個熱電偶，并把它們串聯(lián)起來構(gòu)成如圖 58所示的熱電堆。熱阻由導(dǎo)熱通路長和熱電堆數(shù)目以及膜片剖面面積比決定。 冷端 熱端 熱電堆的內(nèi)阻 ci1)(cipi RnRRnii ??? ??熱電堆的溫差電動勢 TMnnUUUnii Δco1)(copo ????? ??可達(dá)幾十千歐 熱電堆實(shí)物照片 由于薄膜技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)能夠制作出價格低廉的熱電堆，可以制成各種復(fù)雜的陣列，而且性能可靠。 缺點(diǎn) : 容易損壞，時間常量大，輸出阻抗低，需要特殊設(shè)計(jì)的低噪聲放大器；為了使熱電堆和放大器達(dá)到噪聲匹配，需要變壓器耦合，從而使放大器變得笨重、昂貴。檢驗(yàn)時不宜使用歐姆表測量．以免表內(nèi)電源燒毀元件中的金箔。 電壓靈敏度 熱響應(yīng)時間常數(shù) 噪聲等效功率 內(nèi)阻 比探測率 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)制成的熱探測器件。一般熱探測器的時間常數(shù)典型值在 1~，而熱釋電器件的有效時間常數(shù)可低達(dá) 104 ~ 3 105 s； ② 熱釋電器件探測率高，只有氣動探測器的 D*才比熱釋電器件稍高，且這一差距正在不斷減小； ③ 熱釋電器件可以有大面積均勻的敏感面，而且工作時可以不外加接偏置電壓； ④ 與熱敏電阻相比，它受環(huán)境溫度變化影響更??； ⑤ 熱釋電器件的強(qiáng)度和可靠性比其它多數(shù)熱探測器都要好，且制造比較容易。 Ps(T2)Ps(T1)溫度低 溫度高 如圖表面電荷變低 1 ） 極化 ——在電場作用下 ,電介質(zhì)中束縛著的電荷發(fā)生位移或者極性按電場方向轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象 2 ） 自發(fā)極化 ——在外加電場除去后鐵電體仍保持著極化狀態(tài)的現(xiàn)象 鐵電體在沒有外電場作用時 , 存在著電偶極子的有序排列 3） 自發(fā)極化強(qiáng)度 Ps——在垂直于極化軸的單位面積上的自發(fā)極化電荷量。 熱釋電器件的基本工作原理 鐵電體中存在固有的自發(fā)極化電矩；自發(fā)極化電矩可以在外電場作用下改變方向。 4）居里溫度 Tc （居里點(diǎn)） ——指一種臨界溫度，當(dāng)大于 Tc時，自發(fā)極化消失。 二級熱釋電效應(yīng) ：由于溫度變化引起材料形變 ,再由壓電效應(yīng)產(chǎn)生電荷的二級效應(yīng) 。 2. 熱釋電效應(yīng) 在居里點(diǎn)以下，極化強(qiáng)度 PS是溫度 T的函數(shù)。 當(dāng)紅外輻射照射到已經(jīng)極化的鐵電體薄片時，引起薄片溫度升高，表面電荷減少，相當(dāng)于熱 “ 釋放 ” 了部分電荷。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，也不再有電壓信號輸出。只有在交變輻射的作用下才會有信號輸出。接收輻射的極板和另一極板的 重迭面積為 Ad。 (537) 2. 熱釋電器件的工作原理 由此引起表面上的束縛極化電荷為Q = AdΔσ=AdPs ?? ???? ? Sd dsP s 若在晶體的兩個相對的極板上敷上電極，在兩極間接上負(fù)載 RL，則負(fù)載上就有電流通過。 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