За класифікацією інфрачервоні датчики можна розділити на термодатчики і фотонні датчики.

Термодатчик

Тепловий сповіщувач використовує елемент виявлення для поглинання інфрачервоного випромінювання для підвищення температури, яке супроводжується змінами певних фізичних властивостей. Вимірювання змін у цих фізичних властивостях може виміряти енергію або потужність, яку він поглинає. Конкретний процес виглядає наступним чином: перший крок полягає в поглинанні інфрачервоного випромінювання тепловим детектором, щоб викликати підвищення температури; другий крок полягає у використанні деяких температурних ефектів теплового детектора для перетворення підвищення температури в зміну електрики. Існує чотири типи зміни фізичних властивостей, які зазвичай використовуються: термісторний тип, тип термопари, піроелектричний тип і пневматичний тип Gaolai.

# Термісторний тип

Після того як термочутливий матеріал поглинає інфрачервоне випромінювання, температура підвищується і значення опору змінюється. Величина зміни опору пропорційна поглиненій енергії інфрачервоного випромінювання. Інфрачервоні детектори, виготовлені шляхом зміни опору після того, як речовина поглинає інфрачервоне випромінювання, називаються термісторами. Термістори часто використовуються для вимірювання теплового випромінювання. Термістори бувають двох типів: металеві та напівпровідникові.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): значення опору; T: температура; A, C, D: константи, які змінюються залежно від матеріалу.

Металевий термістор має позитивний температурний коефіцієнт опору, а його абсолютне значення менше, ніж у напівпровідника. Зв'язок між опором і температурою в основному лінійна, і він має сильну стійкість до високих температур. Він в основному використовується для вимірювання моделювання температури;

Напівпровідникові термістори якраз навпаки, використовуються для виявлення випромінювання, наприклад, для сигналізації, систем протипожежного захисту, а також для пошуку та відстеження теплового радіатора.

# Тип термопари

Термопара, яку також називають термопарою, є першим термоелектричним пристроєм виявлення, принципом дії якого є піроелектричний ефект. З’єднання, що складається з двох різних матеріалів провідника, може створювати електрорушійну силу на з’єднанні. Кінець термопари, який приймає випромінювання, називається гарячим кінцем, а інший кінець — холодним. Так званий термоелектричний ефект, тобто якщо ці два різні матеріали провідника з’єднати в петлю, коли температура на двох з’єднаннях різна, у петлі буде генеруватися струм.

Щоб підвищити коефіцієнт поглинання, фольга чорного золота встановлюється на гарячий кінець для формування матеріалу термопари, яка може бути металевою або напівпровідниковою. Структура може бути або лінією, або стрічкою, або тонкою плівкою, виготовленою за технологією вакуумного осадження або технологією фотолітографії. Термопари типу об’єкта в основному використовуються для вимірювання температури, а термопари тонкоплівкового типу (що складаються з багатьох термопар у послідовності) – для вимірювання радіації.

Постійна часу інфрачервоного детектора типу термопари відносно велика, тому час відгуку відносно довгий, а динамічні характеристики відносно погані. Частота зміни випромінювання на північній стороні зазвичай повинна бути нижче 10 Гц. У практичних застосуваннях кілька термопар часто з’єднують послідовно, щоб утворити термобатарею для визначення інтенсивності інфрачервоного випромінювання.

# Піроелектричний тип

Піроелектричні інфрачервоні детектори виготовлені з піроелектричних кристалів або «сегнетоелектриків» з поляризацією. Піроелектричний кристал - це різновид п'єзоелектричного кристала, який має нецентросиметричну структуру. У природному стані центри позитивного і негативного зарядів не збігаються в певних напрямках, і на поверхні кристала утворюється певна кількість поляризованих зарядів, що називається спонтанною поляризацією. Коли температура кристала змінюється, це може спричинити зсув центру позитивних і негативних зарядів кристала, тому відповідно змінюється поляризаційний заряд на поверхні. Зазвичай його поверхня захоплює плаваючі заряди в атмосфері і підтримує стан електричної рівноваги. Коли поверхня сегнетоелектрика знаходиться в електричній рівновазі, коли інфрачервоні промені випромінюють його поверхню, температура сегнетоелектрика (листа) швидко підвищується, інтенсивність поляризації швидко падає і зв'язаний заряд різко зменшується; при цьому плаваючий заряд на поверхні змінюється повільно. У внутрішньому сегнетоелектричному тілі немає змін.

За дуже короткий час від зміни інтенсивності поляризації, спричиненої зміною температури, до стану електричної рівноваги на поверхні знову на поверхні сегнетоелектрика з’являються надлишкові плаваючі заряди, що еквівалентно вивільненню частини заряду. Це явище називається піроелектричним ефектом. Оскільки вільний заряд займає багато часу, щоб нейтралізувати пов’язаний заряд на поверхні, це займає більше кількох секунд, а час релаксації спонтанної поляризації кристала дуже короткий, близько 10-12 секунд, тому Піроелектричний кристал може реагувати на швидкі зміни температури.

# Gaolai пневматичний тип

Коли газ поглинає інфрачервоне випромінювання за умови збереження певного об’єму, температура підвищиться, а тиск підвищиться. Величина збільшення тиску пропорційна поглиненій потужності інфрачервоного випромінювання, тому поглинуту потужність інфрачервоного випромінювання можна виміряти. Інфрачервоні детектори, виготовлені за наведеними вище принципами, називаються детекторами газу, а трубка Gao Lai є типовим детектором газу.

Фотонний датчик

Фотонні інфрачервоні детектори використовують певні напівпровідникові матеріали для створення фотоелектричних ефектів під впливом інфрачервоного випромінювання для зміни електричних властивостей матеріалів. Вимірюючи зміни електричних властивостей, можна визначити інтенсивність інфрачервоного випромінювання. Інфрачервоні детектори, виготовлені за допомогою фотоелектричного ефекту, разом називають детекторами фотонів. Основними характеристиками є висока чутливість, швидка швидкість відгуку та висока частота відгуку. Але зазвичай він повинен працювати при низьких температурах, а смуга виявлення відносно вузька.

Відповідно до принципу роботи фотонного детектора його можна загалом розділити на зовнішній фотодетектор і внутрішній фотодетектор. Внутрішні фотодетектори поділяються на фотопровідні детектори, фотоелектричні детектори та фотомагнітоелектричні детектори.

# Зовнішній фотоприймач (PE пристрій)

Коли світло падає на поверхню певних металів, оксидів металів або напівпровідників, якщо енергія фотона досить велика, поверхня може випускати електрони. Це явище спільно називають фотоелектронною емісією, яка відноситься до зовнішнього фотоефекту. До цього типу детекторів фотонів відносяться фотолампи і фотоелектронні помножувачі. Швидкість відгуку висока, і в той же час виріб фотопомножувача має дуже високий коефіцієнт посилення, який можна використовувати для вимірювання одного фотона, але діапазон довжин хвиль відносно вузький, а найдовший становить лише 1700 нм.

# Фотопровідний детектор

Коли напівпровідник поглинає падаючі фотони, деякі електрони та дірки в напівпровіднику переходять із непровідного стану у вільний стан, який може проводити електрику, тим самим збільшуючи провідність напівпровідника. Це явище називається ефектом фотопровідності. Інфрачервоні детектори, створені за допомогою ефекту фотопровідності напівпровідників, називаються фотопровідними детекторами. В даний час це найбільш широко використовуваний тип детектора фотонів.

# Фотоелектричний детектор (пристрій PU)

Коли інфрачервоне випромінювання опромінюється на PN-перехід певних структур напівпровідникового матеріалу, під дією електричного поля в PN-переході вільні електрони в P-області переміщуються в N-область, а дірки в N-області переміщуються в N-область. П площа. Якщо PN-перехід відкритий, на обох кінцях PN-переходу генерується додатковий електричний потенціал, який називається фотоелектрорушійною силою. Детектори, виготовлені з використанням ефекту фотоелектрорушійної сили, називаються фотоелектричними детекторами або сполучними інфрачервоними детекторами.

# Оптичний магнітоелектричний детектор

Збоку до зразка прикладається магнітне поле. Коли поверхня напівпровідника поглинає фотони, утворені електрони та дірки дифундують у тіло. Під час процесу дифузії електрони та дірки зсуваються до обох кінців зразка завдяки впливу бокового магнітного поля. Існує різниця потенціалів між обома кінцями. Це явище називається оптико-магнітоелектричним ефектом. Детектори, виготовлені з фотомагнітоелектричного ефекту, називаються фотомагнітоелектричними детекторами (називаються пристроями ФЕМ).