1、,光电检测技术,张 宁 光电工程学院 3教401、85582830,第三章：热电检测器件第一节 热电检测器件的基本原理一、热电检测器件的共性二、热电检测器件的最小可探测功率第二节 热电偶与热电堆一、热电偶的构造及工作原理二、热电偶的参数三、热电堆四、使用注意事项,第三节 热敏电阻一、热敏电阻的结构及原理二、热敏电阻的参数第四节 热释电探测器件一、热释电探测器的发展及优点二、热释电探测器的工作原理三、热释电探测器的类型四、热释电探测器的噪声及对前置放大的要求,热电检测器件,热电检测器件：基于光辐射与物质相互作用的热效应而制成的器件。 热电检测器件的特点 常用热电检测器件： 热电偶-温度变化转换为
2、电势变化 热敏电阻-温度变化转换为电阻值的变化 热释电探测器-热释电效应制成的，在薄片温度的升降过程中才有输出信号。,热电检测器件,第一节：热电检测器件的基本原理热电检测器件是将辐射能转换为热能，然后把热能转换为电能的器件，输出信号的形成过程包括两个阶段： 1、将辐射能转换为热能 2、把热能转换为电能,热电检测器件,第二节：热电偶探测器 一、工作原理利用物质温差产生电势的效应探测入射辐射的。,1、温差热电偶的材料 2、测量辐射能的辐射热电偶 3、半导体辐射热电偶,热电检测器件,二、热电偶的基本特性参数 1、响应率（灵敏度） 2、响应时间 3、最小可探测功率 三、热电堆 1、把热电偶串接或并接起
3、来组成，可减小响应时间，提高灵敏度。 2、应用,热电检测器件,2、应用 温度探测器件 各种温差的热电堆探测器 半导体热电堆发电技术 热电堆远红外探测仪,热电检测器件,第二节：热敏电阻 一、热敏电阻及其特点吸收入射辐射后引起温升而使电阻值改变，导致负载电阻两端电压的变化，并给出信号的器件。 温度系数大 结构简单，体积小 电阻率高，热惯性小 阻值与温度的变化关系呈非线性 稳定性和互换性较差,热电检测器件,二、原理及结构,热电检测器件,三、主要参数 1、温度特性温度系数标称阻值,热电检测器件,2、伏安特性 3、冷阻、热阻 4、响应率及增加响应率的措施 5、最小可探测功率受其噪声的影响,热电检测器件,
4、第四节：热释电探测器件 一、热释电探测器的发展及优点 1、几对矛盾 2、优缺点 二、工作原理 1、热释电效应 电介质的极化一般电介质铁电体,热电检测器件,2、电极类型 面电极、边电极,热电检测器件,3、结构热释电外形及其内部结构如图所示。实用的热释电由敏感元件、场效应管、高阻电阻、滤光片等组成，井向壳内充入氮气封装起来。敏感元件用红外热释电材料制成很小的薄片，再在薄片两面镀上电极。热释电材料以压电陶瓷和陶瓷氧化物最多，钽酸锂，硫酸三甘肽及钛锆酸铅制成的热释电目前用得较多。近年来开发的具有热释电性能的高分子薄膜聚偏二氟乙烯，也已用于红外成像器件和火灾报警器。,热电检测器件,热电检测器件,三、应用
5、热释电探测器不仅保持了热探测器的共同优点，即室温宽波段工作，而且在很宽的频率和温度范围内具有较高的探测率，能承受较大的辐射功率并具有较小的时间常数等待点，因此得到了广泛应用。热释电信息转换器件用途广泛，主要用于防盗报警和安全报警装置(防止人们误入危险区)、自动门、自动照明装置、火灾报警等一些自动控制系统中。,热电检测器件,例如，利用热释电探测器探测目标本身的热辐射强度，就可得到室温物体本身的热辐射图像，这就是通常所说的热成像。这种热成像系统不易被干扰，是对目标与背景的温度差进行探测，因此，容易发现隐蔽物体并能在有烟和雾的条件下工作。用热释电靶代替光电导靶的热释电摄像器件，既可在红外波段工作又无
6、需机械扫描装置，并兼有空温工作的优点。利用这种器件制成的热释电摄像机可用于空中与地面侦察、入侵报警、战地观察、火情观测、医用热成像、环境污染监视以及其它领域。,热电检测器件,在空间技术中，热释电探测器主要用来测量温度分布和湿度分布，或用于搜集地球辐射的有关数据。地球大气系统的热辐射和大气组分的光谱吸收供主要位于3-25范围内，而且用于测量这些辐射的仪器工作频率又不十分高，因此使用热释电探测器是合适的。,热电检测器件,在热探测器中最受重视的是热释电探测器。它除又有一般热探测器的优点外，还具有探测率高、时间常数小的特点。使用这种器件应特别注意以下三点：热释电探测器对恒定光辐射无响应，是一种交流器件；由于热择电材料属压电晶体，机械振动会引起振动噪声；热释电探测器的输出阻抗高，在使用时必须接以高阻抗负载和高输入阻抗的放大器。,热电检测器件,总结 热电探测器件：光谱相应范围宽、灵敏度高，响应慢 温差电堆：灵敏度高，机械强度差，功耗小 热敏电阻：响应度高、机械强度差，易碎，要有很高的输入阻抗，流过它的偏置电流不能太大 热释电器件，探测率高，时间常数小，较理想的器件，但只能在低于居里温度的范围内使用,再 见！,
