I henhold til klassificeringen kan infrarøde sensorer opdeles i termiske sensorer og fotonsensorer.

Termisk sensor

Den termiske detektor bruger detektionselementet til at absorbere infrarød stråling for at frembringe en temperaturstigning og derefter ledsaget af ændringer i visse fysiske egenskaber. Måling af ændringerne i disse fysiske egenskaber kan måle den energi eller kraft, den absorberer. Den specifikke proces er som følger: Det første trin er at absorbere infrarød stråling fra den termiske detektor for at forårsage en temperaturstigning; det andet trin er at bruge nogle temperatureffekter af den termiske detektor til at omdanne temperaturstigningen til en ændring i elektricitet. Der er fire typer fysiske egenskabsændringer, der almindeligvis anvendes: termistortype, termoelementtype, pyroelektrisk type og Gaolai pneumatisk type.

# Termistortype

Efter at det varmefølsomme materiale absorberer infrarød stråling, stiger temperaturen, og modstandsværdien ændres. Størrelsen af ​​modstandsændringen er proportional med den absorberede infrarøde strålingsenergi. Infrarøde detektorer lavet ved at ændre modstanden efter et stof absorberer infrarød stråling kaldes termistorer. Termistorer bruges ofte til at måle termisk stråling. Der er to typer termistorer: metal og halvleder.

R(T)=AT-CeD/T

R(T): modstandsværdi; T: temperatur; A, C, D: konstanter, der varierer med materialet.

Metaltermistoren har en positiv modstandstemperaturkoefficient, og dens absolutte værdi er mindre end en halvleders. Forholdet mellem modstand og temperatur er grundlæggende lineært, og det har en stærk højtemperaturmodstand. Det bruges mest til temperatursimuleringsmåling;

Halvledertermistorer er lige det modsatte, brugt til strålingsdetektering, såsom alarmer, brandsikringssystemer og termisk radiatorsøgning og -sporing.

# Termoelementtype

Termoelement, også kaldet termoelement, er den tidligste termoelektriske detektionsenhed, og dets funktionsprincip er pyroelektrisk effekt. Et kryds bestående af to forskellige ledermaterialer kan generere elektromotorisk kraft ved krydset. Den ende af termoelementet, der modtager stråling, kaldes den varme ende, og den anden ende kaldes den kolde ende. Den såkaldte termoelektriske effekt, det vil sige, at hvis disse to forskellige ledermaterialer forbindes til en sløjfe, når temperaturen ved de to led er forskellig, vil der blive genereret strøm i sløjfen.

For at forbedre absorptionskoefficienten er sort guldfolie installeret på den varme ende for at danne termoelementets materiale, som kan være metal eller halvleder. Strukturen kan enten være en linje eller en strimmelformet enhed eller en tynd film fremstillet ved vakuumaflejringsteknologi eller fotolitografiteknologi. Termoelementer af enhedstype bruges mest til temperaturmåling, og termoelementer af tyndfilmstype (bestående af mange termoelementer i serie) bruges mest til at måle stråling.

Tidskonstanten for den infrarøde detektor af termoelementtypen er relativt stor, så responstiden er relativt lang, og de dynamiske egenskaber er relativt dårlige. Frekvensen af ​​strålingsændringen på nordsiden bør generelt være under 10HZ. I praktiske applikationer er flere termoelementer ofte forbundet i serie for at danne en termopil for at detektere intensiteten af ​​infrarød stråling.

# Pyroelektrisk type

Pyroelektriske infrarøde detektorer er lavet af pyroelektriske krystaller eller "ferroelektriske" med polarisering. Pyroelektrisk krystal er en slags piezoelektrisk krystal, som har en ikke-centrosymmetrisk struktur. I den naturlige tilstand falder de positive og negative ladningscentre ikke sammen i bestemte retninger, og der dannes en vis mængde polariserede ladninger på krystaloverfladen, som kaldes spontan polarisering. Når krystaltemperaturen ændres, kan det få midten af ​​krystallens positive og negative ladninger til at flytte sig, så polarisationsladningen på overfladen ændres i overensstemmelse hermed. Normalt fanger dens overflade flydende ladninger i atmosfæren og opretholder en elektrisk ligevægtstilstand. Når overfladen af ​​det ferroelektriske er i elektrisk ligevægt, når infrarøde stråler bestråles på dets overflade, stiger temperaturen af ​​det ferroelektriske (arket) hurtigt, polarisationsintensiteten falder hurtigt, og den bundne ladning falder kraftigt; mens den flydende ladning på overfladen ændrer sig langsomt. Der er ingen ændring i det indre ferroelektriske legeme.

I løbet af meget kort tid fra ændringen i polarisationsintensiteten forårsaget af temperaturændringen til den elektriske ligevægtstilstand på overfladen igen, opstår der overskydende flydende ladninger på overfladen af ​​det ferroelektriske, hvilket svarer til at frigive en del af ladningen. Dette fænomen kaldes den pyroelektriske effekt. Da det tager lang tid for den frie ladning at neutralisere den bundne ladning på overfladen, tager det mere end et par sekunder, og afslapningstiden for den spontane polarisering af krystallen er meget kort, ca. 10-12 sekunder, så pyroelektrisk krystal kan reagere på hurtige temperaturændringer.

# Gaolai pneumatisk type

Når gassen absorberer infrarød stråling under betingelse af at opretholde et vist volumen, vil temperaturen stige, og trykket vil stige. Størrelsen af ​​trykstigningen er proportional med den absorberede infrarøde strålingseffekt, så den absorberede infrarøde strålingseffekt kan måles. Infrarøde detektorer fremstillet efter ovenstående principper kaldes gasdetektorer, og Gao Lai-røret er en typisk gasdetektor.

Foton sensor

Foton infrarøde detektorer bruger visse halvledermaterialer til at producere fotoelektriske effekter under bestråling af infrarød stråling for at ændre materialernes elektriske egenskaber. Ved at måle ændringerne i elektriske egenskaber kan intensiteten af ​​infrarød stråling bestemmes. De infrarøde detektorer lavet af den fotoelektriske effekt kaldes under ét fotondetektorer. Hovedegenskaberne er høj følsomhed, hurtig responshastighed og høj responsfrekvens. Men det skal generelt arbejde ved lave temperaturer, og detektionsbåndet er relativt smalt.

Ifølge arbejdsprincippet for fotondetektoren kan den generelt opdeles i en ekstern fotodetektor og en intern fotodetektor. Interne fotodetektorer er opdelt i fotoledende detektorer, fotovoltaiske detektorer og fotomagnetoelektriske detektorer.

# Ekstern fotodetektor (PE-enhed)

Når lys falder ind på overfladen af ​​visse metaller, metaloxider eller halvledere, hvis fotonenergien er stor nok, kan overfladen udsende elektroner. Dette fænomen omtales samlet som fotoelektronemission, som hører til den eksterne fotoelektriske effekt. Fotorør og fotomultiplikatorrør hører til denne type fotondetektor. Responshastigheden er hurtig, og samtidig har fotomultiplikatorrørsproduktet en meget høj forstærkning, som kan bruges til enkeltfotonmåling, men bølgelængdeområdet er relativt snævert, og det længste er kun 1700nm.

# Fotoledende detektor

Når en halvleder absorberer indfaldende fotoner, ændres nogle elektroner og huller i halvlederen fra en ikke-ledende tilstand til en fri tilstand, der kan lede elektricitet, hvorved halvlederens ledningsevne øges. Dette fænomen kaldes fotokonduktivitetseffekten. Infrarøde detektorer lavet af den fotoledende effekt af halvledere kaldes fotoledende detektorer. På nuværende tidspunkt er det den mest udbredte type fotondetektor.

# Fotovoltaisk detektor (PU-enhed)

Når infrarød stråling bestråles på PN-forbindelsen af ​​visse halvledermaterialestrukturer, under påvirkning af det elektriske felt i PN-forbindelsen, bevæger de frie elektroner i P-området sig til N-området, og hullerne i N-området bevæger sig til P område. Hvis PN-krydset er åbent, genereres et yderligere elektrisk potentiale i begge ender af PN-krydset kaldet den fotoelektromotoriske kraft. Detektorer fremstillet ved hjælp af fotoelektromotorisk kraft-effekt kaldes fotovoltaiske detektorer eller junction infrarøde detektorer.

# Optisk magnetoelektrisk detektor

Et magnetfelt påføres lateralt på prøven. Når halvlederoverfladen absorberer fotoner, spredes de genererede elektroner og huller ind i kroppen. Under diffusionsprocessen er elektronerne og hullerne forskudt til begge ender af prøven på grund af virkningen af ​​det laterale magnetfelt. Der er en potentiel forskel mellem begge ender. Dette fænomen kaldes den opto-magnetoelektriske effekt. Detektorer lavet af foto-magnetoelektrisk effekt kaldes foto-magneto-elektriske detektorer (benævnt PEM-enheder).