InfraTec，高性能，低噪聲2到14µm熱釋電探測器
德國的InfraTec公司，專注熱釋電紅外傳感器的研究生產(chǎn)。開發(fā)了類型多樣，產(chǎn)品質(zhì)量出色的InfraTec熱釋電紅外探測器。主要用于生產(chǎn)各種用于高精度的氣體分析探測器，高性能的火情、火焰探測器。InfraTec紅外探測器采用模塊化結(jié)構(gòu)設計，設計多種標準型號，能夠提供適應各種應用的化解決方案。在所有的產(chǎn)品中，您也可找到增強型單通道探測器，雙通道，三通道或者四通道的紅外探測器，低麥克風振動噪聲的探測器，集成了運算放大器的探測器，以及基于MEOEMS技術的可調(diào)波長的探測器等等。
LIE-200 InfraTec紅外熱釋電探測器參數(shù)表
| 參數(shù) | 數(shù)值類型 | 數(shù)值 |
| 通光孔徑 | nom | ? 2.3 mm |
| 元件尺寸/類型 | nom | 1.4 × 1.0 mm2 ，涂覆黑色轉(zhuǎn)化層的鉭酸鋰芯片 |
| 熱時間常數(shù)（熱響應時間） | typ | 150 ms |
| 反饋電阻 | nom | 1 GΩ ±10 % |
| 反饋電容 | nom | 470 fF ±100 fF |
| 極性 | nom | 正紅外輻射通量變化引起的負電平信號 |
| 電壓響應（rms）{500K,10Hz,25℃,無濾光片和窗口} | min | 1400 V/W |
| 噪聲密度（rms）{10Hz,BW 1Hz,25℃} | max | 5.0 µV/√Hz |
| 探測能力{500K,10Hz,1Hz,25℃,無濾光片和窗口} | typ | 5.5E+07 cm√Hz/W |
| 補償電壓 | nom | -0.4 ... -1.5 V |
| 漏源電壓 | max | 18 V |
| 工作/存儲溫度 | nom | -25 ... +85 °C |
| 紅外濾光片 |
| 所有InfraTec窗口和濾光片都可用（KBr除外和CsI）?？梢愿鶕?jù)要求定制濾光片。 |
| 濾光片尺寸 | nom | 矩形窗片: (2.70 × 2.70) mm +0/-0.05 mm 圓形窗片: ?3.3 mm ±0.1 mm 標準厚度: 0.50 mm +0.2/-0.1 mm |
| 視場角 | min | CaF2 or BaF2; 0.4 mm 厚: 40° 硅襯底; 0.5 mm 厚: 45° |
熱釋電探測器工作原理
由于InfraTec紅外探測器的熱釋電晶體的單極軸特性，固其非對稱性。隨著溫度的變化產(chǎn)生極化，即所謂的熱釋電效應，目前廣泛用于傳感器技術。熱釋電晶體需要制備的非常薄，并且在垂直于極軸的方向上鍍上電極。在上層電極上還需要加吸收層（黑化層）。當這一吸收層接觸到紅外輻射后，熱釋電紅外傳感器的熱釋電芯片被加熱并且產(chǎn)生表面電極。如果輻射量中斷，則會產(chǎn)生一個與極化方向相反的電荷。然而此類電荷非常小，所以在被晶體內(nèi)部電阻中和之前，需由超低噪聲和超低漏電流的場效應管（JFET）或者運算放大器（OpAmp）將電荷轉(zhuǎn)換成信號電壓。熱釋電探測器即使在4K赫茲的時候也能表現(xiàn)出很高的信噪比。例如，在傅里葉紅外光譜儀中，熱電堆只能在幾個赫茲下表現(xiàn)較好的信號。
InfraTec紅外熱釋電探測器優(yōu)勢特點
-對2到14µm的電磁輻射探測靈敏
-具有非常高的居里溫度620 °C
-很小的溫度系數(shù)以及長時間的信號穩(wěn)定性
-低麥克風效應
InfraTec紅外熱釋電探測器是對紅外光靈敏的光電部件，通常用于探測2 到14µm間的電磁輻射。熱釋電探測器作為熱學探測器的一種，不同于半導體探測器（如InGaAs, PbS, PbSe），InfraTec紅外探測器有一層高轉(zhuǎn)化率的黑化吸收層，并且有非常寬的光譜響應范圍，以及平均的靈敏度。在室溫下，低于3微米的光譜范圍，半導體探測器才比熱釋電探測器有更高的探測率。紅外熱釋電傳感器往往更受用戶青睞。
熱電堆探測器也可以使用在室溫下，用于長波紅外，InfraTec公司的熱釋電探測器比它有更快的響應，在沒有信號放大的情況下就有更高的信號電壓。熱釋電探測器的使用條件是2.5 到25微米，調(diào)制頻率在0.5 到400Hz。
InfraTec熱釋電紅外探測器使用了特殊的黑化吸收涂層，能夠使用在非常廣的光譜范圍，并且具有長期穩(wěn)定性。能夠用于UV輻射的吸收（例如，193nm），也可以用于THz輻射的吸收，比如100微米到1mm。InfraTec公司的熱釋電紅外探測器的接收芯片是單晶的鉭酸鋰。因為其具有非常高的居里溫度620 °C，可以保證很小的溫度系數(shù)以及長時間的信號穩(wěn)定性。
除了熱釋電紅外傳感器的熱釋電芯片外，熱釋電紅外探測器也包括了光學和微機械的組件。配備有雙通道和四通道的分光探測器，集成CMOS放大器，是具有熱學、電學和光學組件一體的微系統(tǒng)。
熱釋電是壓電晶體子群的一個特征，所以熱釋電材料都具有壓電特性?？諝夂凸腆w振動對其有影響，通常稱為麥克風效應。InfraTec紅外傳感器的熱釋電芯片有取得的降低麥克風效應技術。所以在很多探測器中我們加入了這一設計，使得這一效應產(chǎn)生的干擾噪聲達到探測器基體噪聲相等的級別。紅外熱釋電傳感器也因此展現(xiàn)出來一定的競爭力。
InfraTec紅外熱釋電探測器應用
用于氣體傳感技術的熱釋電探測器
許多化學合成物由于分子構(gòu)成形式不同，在紅外區(qū)間內(nèi)會有基本振動模式，并且吸收特征紅外輻射。所以這種化合物會有特殊的吸收光譜。
氣體分析探測器比如NDIR（非分光紅外）氣體分析儀，包括電子部件和機械部件，例如調(diào)制紅外光源，氣室和一個熱釋電探測器。最終信號值是由氣體濃度體現(xiàn)出來的信號電壓計算而來的。InfraTec紅外傳感器可以提供大量的紅外窄帶濾光片（NBP），能滿足大部分的紅外吸收特征氣體的測量。濾光片是封裝在熱釋電探測器內(nèi)部的，可以簡化氣體傳感器的開發(fā)過程。
火焰?zhèn)鞲屑夹g用的熱釋電探測器
在火焰?zhèn)鞲屑夹g中，火焰探測器中的熱釋電探測器可以探測到燃燒氣體，液體和固體發(fā)出的輻射，并且通過紅外光譜的特征曲線來辨別出他們。典型的有機物燃燒光譜，例如木頭，天然氣，油或者塑料都可以被檢測出。利用兩個不同的特征通道可以避免由于太陽光，或者其他光亮物（例如電弧等）的錯誤報警：
特征的火焰（對比與太陽光輻射）特征閃爍頻率在1-5Hz。
碳氫物質(zhì)燃燒的火焰會產(chǎn)生CO和CO2等氣體。他們的紅外特征光譜在4.0到4.8微米之間。如果需要得到非常大的信號，可以用寬的紅外濾光片作為InfraTec紅外探測器的窗口，其同時包括CO和CO2的吸收峰。
部分標準型號熱釋電探測器規(guī)格
這里找到所有InfraTec紅外熱釋電傳感器的標準產(chǎn)品，用于氣體分析，火焰探測和輻射量熱。TO18或者TO39填充氮氣密閉封裝。
-TO18和TO39封裝
-電壓模式或電流模式
-信號處理方式：JFET或運算放大器
-可選熱補償模式
-可選低麥克風效應，特殊芯片設計
| 型號 | 管殼 | 通道 | 通光孔 | 頻率 | 信號處理方式 | 熱補償 | 低麥克風效應 | 探測率 |
| LIE-200 | TO18 | 1 | ? 2.3 | 電流模式 | 結(jié)型場效應管 | 無 | 無 | 0.55 |
| LIE-202 | TO18 | 1 | ? 2.3 | 電壓模式 | 結(jié)型場效應管 | 無 | 無 | 4.0 |
| LIE-216 | TO18 | 1 | ? 2.3 | 電壓模式 | 結(jié)型場效應管 | 有 | 無 | 3.0 |
| LIE-316 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電壓模式 | 結(jié)型場效應管 | 有 | 無 | 4.0 |
| LME-302 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電壓模式 | 結(jié)型場效應管 | 無 | 有 | 6.0 |
| LME-316 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電壓模式 | 結(jié)型場效應管 | 有 | 有 | 4.0 |
| LME-335 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電流模式 | 運算放大器 | 有 | 有 | 6.0 |
| LME-336 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電流模式 | 運算放大器 | 有 | 有 | 4.0 |
| LME-351 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電流模式 | 運算放大器 | 無 | 有 | 1.8 |
| LME-352 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電流模式 | 運算放大器 | 無 | 有 | 1.5 |
| LME-501 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電流模式 | 無 | 無 | 有 |
|
| LME-551 | TO39 | 1 | 5.0 x 5.0 | 電流模式 | 運算放大器 | 無 | 有 | 2.5 |
以LIE-200型號為例簡單介紹以下標準型號的規(guī)格特點：
LIE-200紅外探測器工程圖
LIE-200紅外傳感器引腳配置
LIE-200熱釋電探測器頻率響應
LIE-200 InfraTec紅外熱釋電探測器測試電路
