Les fondamentaux d'un détecteur pyroélectrique

Les capteurs pyroélectriques sont essentiellement des détecteurs thermiques et utilisent l'effet pyroélectrique pour détecter les moindres changements de température d'un corps. Les fluctuations de température provoquent une modification de la charge à la surface des cristaux pyroélectriques, ce qui produit un signal électrique correspondant. Ce gradient de température peut être créé par l'absorption de la lumière ou une foule d'autres choses.

Il existe de nombreux matériaux pyroélectriques différents, mais seuls trois sont couramment utilisés dans les détecteurs pyroélectriques. Ces trois sont DLaTGS, LiTaO3 et PZT. Les matériaux nommés ont des propriétés spécifiques qui les rendent aptes à être utilisés dans des détecteurs pyroélectriques. Pour comparer les matériaux en ce qui concerne leur aptitude fondamentale pour les détecteurs pyroélectriques, cela donnerait de meilleurs résultats lorsque nous les analysons à l'aide du paramètre coefficient pyroélectrique résistance AC spécifique/capacité calorifique spécifique constante diélectrique. En utilisant ces métriques, DLaTGS et LiTaO3 obtiennent les meilleurs résultats, ce qui les rend les mieux adaptés, comme mentionné précédemment.

DLaTGS a le niveau de performance le plus élevé, qui est d'environ 2 × 109 à 10 Hz. L'utilisation de ce matériau est largement répandue dans la technologie de mesure IR en laboratoire, en particulier dans les applications FTIR de routine. D'autre part, LiTaO3 est surtout réservé aux applications industrielles en raison de son comportement thermique. Le PZT est principalement utilisé dans les produits de consommation.

Propriétés

Comme mentionné précédemment, les trois matériaux pyroélectriques les plus utilisés ont quelques propriétés en commun. Ces propriétés les rendent aptes à être utilisés dans des détecteurs pyroélectriques.

. Coefficient pyroélectrique

Il s'agit d'un chiffre utilisé pour déterminer la capacité du matériau à produire du courant à partir du rayonnement infrarouge. Plus il y a de rayonnement produit par le matériau, mieux ce matériau particulier est adapté pour être utilisé dans un capteur pyroélectrique. Par conséquent, plus le coefficient pyroélectrique du matériau est élevé, meilleures sont les chances que ce matériau soit utilisé dans un détecteur.

. Constante de diélectricité

Ce chiffre est utilisé pour déterminer la capacité et affecte donc le bruit produit. En fonctionnement en tension, plus la capacité est élevée, plus le bruit est faible. Pour cette raison, vous avez besoin d'un matériau qui a une constante diélectrique plus grande pour réduire le bruit produit.

. La capacité thermique spécifique

La capacité thermique spécifique est utilisée pour déterminer l'augmentation de température dans le cristal en raison de la quantité de rayonnement absorbée. Une faible capacité calorifique spécifique indique une augmentation de température plus importante et donc un meilleur signal. Il faut donc viser des matériaux qui présentent une capacité calorifique spécifique plus faible. Plus c'est bas, mieux c'est.

. Résistance AC spécifique

Il est généralement couplé à des pertes diélectriques qui, à leur tour, produisent une sorte de bruit de Johnson. Les diélectriques purs ne produisent normalement aucun bruit, il est donc toujours préférable d'opter pour le type pur. De plus, plus la résistance AC est faible, mieux c'est, et vous devez donc rechercher un matériau qui a une résistance AC plus faible.

Les modes de fonctionnement des détecteurs pyroélectriques

Le cristal IR est modulé comme une source d'alimentation logée dans un boîtier TO avec des composants électroniques supplémentaires et une capacité parallèle. En conséquence, il existe deux modes de fonctionnement de base des détecteurs pyrotechniques : le mode tension et le mode courant.

. Mode tension

Le mode de tension basé sur JFET est largement utilisé depuis assez longtemps maintenant. Cependant, il comporte quelques inconvénients, qui peuvent être très graves pour la main inexpérimentée. Il n'est donc recommandé qu'aux utilisateurs expérimentés. Cet inconvénient est qu'il produit un signal relativement faible sur un décalage fortement dépendant de la température. Malgré cela, ce mode de fonctionnement présente quelques avantages qui lui sont propres. La principale est que la valeur la plus élevée pour D* peut être obtenue avec la conception la plus simple, qui est d'environ 0,5 × 109 à 10 Hz. Un autre avantage significatif est que l'amplification est flexible.

. Mode actuel

Dans ce mode, un signal élevé est produit sur un faible décalage avec une dépendance à la température relativement faible. Pour cette raison, il n'a pas nécessairement besoin de mains expérimentées, contrairement au mode tension. Cependant, si vous rencontrez des problèmes, vous pouvez demander l'aide d'une personne qui connaît le problème. Pour le mode courant, les OPV ne doivent présenter qu'une faible consommation d'énergie électrique. Avec cette version, les débutants peuvent développer leur produit plus rapidement et avec succès. La faible impédance de sortie offre des avantages CEM supplémentaires.

Où obtenir vos détecteurs pyroélectriques

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