热辐射器件(热释电探测器)VIP免费

热探测器¡1热辐射的一般规律主要介绍热探测器的工作原理、基本特性以及主要介绍热探测器的工作原理、基本特性以及热探测器件的工作电热探测器件的工作电路和典型应用。路和典型应用。¡2热释电探测器¡3热敏电阻¡4测辐射热电偶、热电堆¡对热电探测器的分析可分为两步：—第一步是按系统的热力学特性来确定入射辐射所引起的温度升高ΔT；§6-11热探测器的一般原理热探测器的一般原理—第二步是根据温升来确定具体探测器输出信号的性能。¡第一步对各种热电探测器件都适用，而第二步则随具体器件而异。首先讨论第一步的内容，第二步在讨论各种类型的探测器时再作分析。热释电器件是一种利用热释电效应制成的热探测器件。与其它热探测器相比，热释电器件具有以下优点：①具有较宽的频率响应，工作频率接近MHz，远远超过其它热探测器的工作频率。一般热探测器的时间常数典型值在1~0.01s范围内，而热释电器件的有效时间常数可低达10-4~3×10-5s；②热释电器件的探测率高，在热探测器中只有气动探测器的D*§6-22热释电探测器热释电探测器②热释电器件的探测率高，在热探测器中只有气动探测器的D*才比热释电器件稍高，且这一差距正在不断减小；③热释电器件可以有大面积均匀的敏感面，而且工作时可以不外加接偏置电压；④与热敏电阻相比，它受环境温度变化的影响更小；⑤热释电器件的强度和可靠性比其它多数热探测器都要好，且制造比较容易。一热释电效应热释电效应1．热释电材料．热释电材料¡极性晶类，晶体内正、极性晶类，晶体内正、负电荷中心并不重合，负电荷中心并不重合，晶体原子具有一定电矩；晶体原子具有一定电矩；晶体原子具有一定电矩；晶体原子具有一定电矩；也就是说晶体本身具有也就是说晶体本身具有自发极化特性。自发极化特性。但介质但介质中的电偶极子排列杂乱中的电偶极子排列杂乱,宏观不显极性。宏观不显极性。2．热释电材料单畴极化¡对热释电材料施加直流电场自发极化矢对热释电材料施加直流电场自发极化矢量将趋向于一致排列（形成单畴极化），量将趋向于一致排列（形成单畴极化），总的电极化矢量总的电极化矢量加大。当电场去掉后，加大。当电场去掉后，总的总的仍能保持下来。仍能保持下来。sPvsPv¡由于保持下来的，将在材料表面吸附表面电荷，其面电荷密度sPvsPv=s单畴化后的热电体，其电极化矢量值是温度的函数sPv3．热释电效应定义¡某些物质（如硫酸三甘肽、铌酸锂等）吸收光某些物质（如硫酸三甘肽、铌酸锂等）吸收光辐射后将其转换成热能，这个热能使晶体的温辐射后将其转换成热能，这个热能使晶体的温度升高，温度变化将引起居里温度以下的自发度升高，温度变化将引起居里温度以下的自发极化强度的变化，从而在晶体的特定方向上引极化强度的变化，从而在晶体的特定方向上引起表面电荷的变化，这就是热释电效应。起表面电荷的变化，这就是热释电效应。起表面电荷的变化，这就是热释电效应。起表面电荷的变化，这就是热释电效应。光辐射光辐射T↑↓σ光辐射光辐射→T↑→极化强度矢量变化极化强度矢量变化→晶体表面上出现所测量出的电荷晶体表面上出现所测量出的电荷sPv4．热释电材料最高工作温度．热释电材料最高工作温度¡当T↑T↑＝TcTc（居里温度时），单畴极化强（居里温度时），单畴极化强度消失度消失＝0热释电现象消失热释电现象消失¡即当即当T＜TcTc时，才有热释电现象时，才有热释电现象¡居里温度居里温度TcTc————评价热释电探测器的品质评价热释电探测器的品质因数，希望因数，希望TcTc越高越好。越高越好。sPv因数，希望因数，希望TcTc越高越好。越高越好。铁电体的自发极化强度PS（单位面积上的电荷量）与温度的关系如图所示，随着温度的升高，极化强度减低，当温度升高到一定值，自发极化突然消失，这个温度常被称为“居里温度”或“居里点”。在居里点以下，极化强度PS是温度T的函数。利用这一关系制造的热敏探测器称为热释电器件。注意：当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片时，引起薄片温度升高，表面电荷减少，相当于热“释放”了部分电荷。释放的电荷可用放大器转变成电压输出。如果辐射持续作用，表面电荷将达到新的...