熱敏型紅外探測器相關(guān)介紹

1800年，F(xiàn).W.赫歇耳在太陽光譜中發(fā)現(xiàn)了紅外輻射的存在。當(dāng)時，他使用的是水銀溫度計(jì)，即最原始的熱敏型紅外探測器。1830年，L.諾比利利用當(dāng)時新發(fā)現(xiàn)的溫差電效應(yīng)(也稱塞貝克效應(yīng))，制成了一種以半金屬鉍和銻為溫差電偶的熱敏型探測器。稱作溫差電型紅外探測器(也稱真空溫差電偶)。其后，又從單個溫差電偶發(fā)展成多 個電偶串聯(lián)的溫差電堆。1880年，S.P.蘭利利用金屬細(xì)絲的電阻隨溫度變化的特性制成另一種熱敏型紅外探測器，稱為測輻射熱計(jì)。1947年，M.J.E.高萊發(fā)明一種利用氣體熱膨脹制成的氣動型紅外探測器(又稱高萊管)。在40年代，又用半導(dǎo)體材料制作溫差電型紅外探測器和測輻射熱計(jì)，使這兩種探測器的性能比原來使用半金屬或金屬時得到很大的改進(jìn)。半導(dǎo)體的測輻射熱計(jì)又稱熱敏電阻型紅外探測器。

60年代中期，出現(xiàn)了熱釋電型探測器。它也是一種熱敏型探測器，但其工作原理與前三種熱敏型紅外探測器有根本的區(qū)別。最早的光電型紅外探測器是利用光電子發(fā)射效應(yīng)即外光電效應(yīng)制成的。以 Cs-O-Ag為陰極材料的光電管(1943年出現(xiàn))可以探測到 1.3微米。外光電效應(yīng)的響應(yīng)波長難以延伸，因此，它的發(fā)展主要是近紅外成像器件，如變像管。

利用半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)制成的紅外探測器，對紅外技術(shù)的發(fā)展起了重要的作用。內(nèi)光電效應(yīng)分光電導(dǎo)和光生伏特兩種效應(yīng)。利用這些效應(yīng)制成的探測器分別稱為光導(dǎo)型紅外探測器和光伏型紅外探測器(見光子型探測器)。

在半導(dǎo)體中引起電導(dǎo)改變或產(chǎn)生電動勢是一個激活過程，需要有一定的能量墹E。因此，入射輻射的光子能量必須大于墹E。也就是光電型探測器有一個最長的響應(yīng)波長，稱為長波限λ。

1917年，T.W.卡斯發(fā)明Tl2S光電型紅外探測器，但長波限僅到1.1微米。30年代末期，德國人研究PbS光導(dǎo)型探測器，室溫工作時長波限為3微米，液氮溫度時可到5微米。第二次世界大戰(zhàn)之后，相繼研制成PbTe和PbSe光電型探測器，響應(yīng)波長延伸到7微米。50年代起，由于半導(dǎo)體物理學(xué)的發(fā)展，光電型探測器所能探測的波長不斷延伸。對于有重要技術(shù)用途的 1~13微米波段和限于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的13~1000微米波段，都有適當(dāng)?shù)墓怆娦吞綔y器可供使用。60年代起，又研究成Hg1-xCdxTe三元半導(dǎo)體紅外探測器，配制不同組分x的材料，可以制得不同響應(yīng)波長的紅外探測器。

整流型紅外探測器也是60年代開始問世的。由于激光的出現(xiàn)， 就有可能利用外差技術(shù)進(jìn)行接收。因此，把微波波段用的結(jié)型檢波器推廣應(yīng)用到更高的頻率范圍，即短毫米波和亞毫米波。