热释电探测器的基本原理

已发表: 2021-05-19

热释电传感器基本上是热探测器，利用热释电效应来检测身体温度的最轻微变化。温度波动导致热释电晶体表面的电荷发生变化，从而产生相应的电信号。这种温度梯度可以通过吸收光或许多其他事物来产生。

有许多不同的热释电材料可用，但只有三种常用在热释电探测器中。这三个是 DLaTGS、LiTaO3 和 PZT。命名的材料具有使其适合用于热释电探测器的特定特性。为了比较材料对热释电探测器的基本适用性，当我们使用参数热释电系数比交流电阻/介电常数比热容分析它们时会产生更好的结果。如前所述，使用这些指标，DLaTGS 和 LiTaO3 获得了最佳结果，这使得它们最适合。

DLaTGS 具有最高的性能水平，大约为 2×109 @ 10 Hz。这种材料的使用广泛用于实验室的红外测量技术，特别是在常规 FTIR 应用中。另一方面，LiTaO3 由于其热行为，主要用于工业应用。 PZT 主要用于消费品。

特性

如前所述，三种最常用的热释电材料具有一些共同的特性。这些特性使它们适合用于热释电探测器。

. 热释电系数

这是一个用于确定材料从 IR 辐射中产生电流的能力的数字。材料产生的辐射越多，特定材料就越适合用于热释电传感器。因此，材料的热释电系数越大，该材料用于检测器的机会就越大。

. 介电常数

该数字用于确定电容，因此会影响产生的噪声。在电压操作中，电容越高，噪声越低。因此，您需要一种具有较大介电常数的材料来降低产生的噪声。

. 比热容

比热容用于确定晶体中由于吸收的辐射量而导致的温度升高。比热容低表示温度升高较大，因此信号更好。因此，您应该瞄准具有较低比热容的材料。越低越好。

. 比交流电阻

它通常与介电损耗相结合，进而产生一种约翰逊噪声。纯电介质通常不会产生任何噪音，因此最好选择纯电介质。此外，交流电阻越低越好，因此您应该寻找交流电阻较低的材料。

热释电探测器的工作模式

IR 晶体被调制为电源，封装在带有附加电子元件和并联电容的 TO 罐中。因此，高温探测器有两种基本的操作模式：电压模式和电流模式。

. 电压模式

基于 JFET 的电压模式已经被广泛使用了很长时间。然而，它有一些缺点，对于没有经验的手来说可能是非常可怕的。因此，仅建议有经验的用户使用。该缺点是它在强烈依赖温度的偏移上产生相对较低的信号。尽管如此，这种操作模式本身也有一些优势。主要的一点是 D* 的最高值可以通过最简单的设计实现，大约为 0.5×109 @ 10 Hz。另一个显着的优点是放大是灵活的。

. 当前模式

在这种模式下，在具有相对较低温度依赖性的低偏移上产生高信号。因此，与电压模式不同，它不一定需要有经验的手。但是，如果您遇到任何问题，可以向熟悉的人寻求帮助。对于电流模式，OPV 只需要表现出低功耗。使用此版本，初学者可以最快速、最成功地开发他们的产品。低输出阻抗带来额外的 EMC 优势。

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. 种类

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