紅外探測器是氣體紅外成像檢測儀的核心器件,是探測、識別和分析VOCs氣體泄漏的關(guān)鍵。根據工作溫度,紅外探測器可分為制冷型紅外探測器和非制冷型紅外探測器。制冷型紅外探測器根據其傳感器材料又可細分多個(gè)類(lèi)別,那么制冷型紅外探測器有哪幾種類(lèi)型?下面就大家介紹一下關(guān)于“制冷型紅外探測器分類(lèi)”。
制冷型紅外探測器分類(lèi)
制冷型紅外探測器按照MEMS傳感器材料的不同可細分為碲鎘汞探測器、銻化銦探測器、量子阱探測器、二類(lèi)超晶格探測器等。
碲鎘汞紅外探測器
碲鎘汞紅外探測器采用的紅外半導體材料為碲鎘汞,通過(guò)調節Cd組分變化,波長(cháng)可完全覆蓋短波、中波、長(cháng)波和甚長(cháng)波等整個(gè)紅外波段。
優(yōu)點(diǎn):電子有效質(zhì)量小而本征載流子濃度低,吸收系數大,量子效率高,因而制成的探測器噪聲低,探測率高。
缺點(diǎn):碲、鎘、汞三種材料是通過(guò)離子鍵結合的方式連接的,其相互作用力小。構成元素汞非常不穩定,容易從碲鎘汞材料中逸出從而造成材料的缺陷、材料的不均勻以及器件性能的不均勻,在長(cháng)波應用時(shí)尤其突出。
銻化銦探測器:
銻化銦探測器屬于本征吸收,其材料量子效率和響應率高。熱靈敏度與圖像質(zhì)量都較高,目前已成為重要的中波紅外探測器之一。
量子阱紅外探測器:
量子阱紅外探測器因其構成材料在能帶結構上構成的電子或空穴勢阱而得名。外來(lái)光子引起的電子或空穴躍遷屬于子帶間躍遷,在外加電場(chǎng)的作用下載流子被收集形成光電流。
優(yōu)點(diǎn):構成元素Ga、As與Al、As之間是共價(jià)鍵結合,互作用力大,材料牢固穩定,可耐受天基高能離子輻射,適于制備天基紅外探測器。
缺點(diǎn):量子阱紅外探測器量子效率低,遠遠小于碲鎘汞材料,在相同的積分時(shí)間和光學(xué)系統條件下,量子阱長(cháng)波紅外探測器性能比碲鎘汞長(cháng)波紅外探測器低。
另外量子阱紅外探測器為了提高了制冷要求,會(huì )相應地增加系統的功耗、縮短制冷機的壽命。
二類(lèi)超晶格探測器:
二類(lèi)超晶主要應用于高性能紅外焦平面成像陣列制造中。二類(lèi)超晶紅外探測器具有穿透性強、抗干擾性強、全天候工作等優(yōu)點(diǎn)。紅外焦平面成像陣列,可使整個(gè)視場(chǎng)內景物的每一個(gè)像元與一個(gè)敏感元相對應,光電轉換效率更高。
與碲鎘汞紅外探測器相比,二類(lèi)超晶格的優(yōu)勢主要體現在以下幾方面:
一、二類(lèi)超晶格材料的電子有效質(zhì)量大,在長(cháng)波范圍約為碲鎘汞的3倍,尤其在甚長(cháng)波,隨著(zhù)波長(cháng)增長(cháng),碲鎘汞的電子有效質(zhì)量變小,而二類(lèi)超晶格材料的電子有效質(zhì)量卻不變。由此決定了二類(lèi)超晶格探測器帶間隧穿電流小,器件暗電流小。
二、通過(guò)應變對能帶結構的調節作用,能有效降低俄歇復合,提高載流子有效壽命,提高器件性能。
三、二類(lèi)超晶格材料構成元素之間化學(xué)鍵強,材料穩定性好,對工藝的要求大大降低,器件產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢明顯。
以上是對幾種制冷型紅外探測器分類(lèi)的介紹,希望對您有所幫助。
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