1 四、红外焦平面器件 红外焦平面器件（IRFPA）就是将CCD、CMOS技术引入红外波段所形成的新一代红外探测器，是现代红外成像系统的关键器件。IRFPA建立在材料、探测器阵列、微电子、互连、封装等多项技术基础之上。 1. IRFPA的工作条件 IRFPA通常工作于1～3μ m、3～5μ m和8～12μ m的红外波段并多数探测300K背景中的目标。 典型的红外成像条件是在300K背景中探测温度变化为0.1K的目标。用普朗克定律计算的各个红外波段300K背景的光谱辐射光子密度： 波长/μ m 1～3 3～5 8～12 300K背景辐射光子通量密度／光子／(cm2·s) ≈1012 ≈1016 ≈1017 光积分时间（饱和时间）／μ s 106 102 10 对比度（300K背景）／（％） ≈10 ≈3 ≈1 随波长的变长，背景辐射的光子密度增加。 通常光子密度高于1013／cm2s的背景称为高背景条件，因此 3～5μ m或 8～12μ m波段的室温背景为高背景条件。 上表同时列出了各个波段的辐射对比度，其定义为：背景温度变化1K所引起光子通量变化与整个光子通量的比值。它随波长增长而减小。 IRFPA工作条件：高背景、低对比度。 2. IRFPA的分类 按照结构可分为单片式和混合式 2 按照光学系统扫描方式可分为扫描型和凝视型 按照读出电路可分为CCD、MOSFET和CID等类型 按照制冷方式可分为制冷型和非制冷型 按照响应波段与材料可分为1～3μ m波段 （代表材料HgCdTe—碲镉汞） 3～5μ m波段 （代表材料HgCdTe、InSb—锑化铟 和PtSi—硅化铂） 8～12μ m 波段 （代表材料HgCdTe）。 3. IRFPA的结构 IRFPA由红外光敏部分和信号处理部分组成。 红外光敏部分——材料的红外光谱响应 信号处理部分——有利于电荷的存储与转移 目前没有能同时很好地满足二者要求的材料——IRFPA结构多样性 （1）单片式IRFPA 单片式IRFPA主要有三种类型： 非本征硅单片式IRFPA 主要缺点是：要求制冷，工作于 8～14μ m的器件要制冷到 15～ 30K，工作于 3～5μ m波段的器件要制冷到 40～65K；量子效率 低，通常为5%～30%；由于掺杂浓度的不均匀，使器件的响应度 均匀性较差。 3 本征单片式IRFPA 将红外光敏部分与转移部分同作在一块窄禁带宽度的本征半导 体材料上。目前受重视的材料是 HgCdTe。 优点：量子效率较高。 缺点：是转移效率低（η ＝0.9），响应均匀性差，且由于窄禁 带材料的隧道效应限制了外加电压的幅度，则表面势不大，因 此存储容量较小。 肖特基势垒...
