Классификация бойынша инфрақызыл датчиктерді термиялық датчиктерге және фотонды сенсорларға бөлуге болады.

Жылулық сенсор

Термиялық детектор температураның жоғарылауын жасау үшін инфрақызыл сәулеленуді жұту үшін анықтау элементін пайдаланады, содан кейін белгілі бір физикалық қасиеттердің өзгеруімен бірге жүреді. Осы физикалық қасиеттердегі өзгерістерді өлшеу оның сіңіретін энергиясын немесе қуатын өлшей алады. Арнайы процесс келесідей: Бірінші қадам - ​​температураның жоғарылауын тудыратын термодетектор арқылы инфрақызыл сәулеленуді жұту; екінші қадам - ​​температураның көтерілуін электр энергиясының өзгеруіне түрлендіру үшін жылу детекторының кейбір температуралық әсерлерін пайдалану. Әдетте қолданылатын физикалық қасиет өзгерістерінің төрт түрі бар: термистор түрі, термопара түрі, пироэлектрлік түрі және Гаолаи пневматикалық түрі.

# Термистор түрі

Ыстыққа сезімтал материал инфрақызыл сәулелерді сіңіргеннен кейін температура көтеріледі және қарсылық мәні өзгереді. Қарсылық өзгерісінің шамасы жұтылған инфрақызыл сәулелену энергиясына пропорционал. Зат инфрақызыл сәулені жұтқаннан кейін кедергіні өзгерту арқылы жасалған инфрақызыл детекторлар термисторлар деп аталады. Термисторлар жиі жылу сәулеленуін өлшеу үшін қолданылады. Термисторлардың екі түрі бар: металл және жартылай өткізгіш.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): қарсылық мәні; Т: температура; A, C, D: материалға байланысты өзгеретін тұрақтылар.

Металл термистордың кедергінің оң температуралық коэффициенті бар және оның абсолютті мәні жартылай өткізгіштікінен аз. Қарсылық пен температура арасындағы байланыс негізінен сызықтық және ол күшті жоғары температураға төзімділікке ие. Ол көбінесе температураны модельдеу үшін қолданылады;

Жартылай өткізгіш термисторлар керісінше, радиацияны анықтау үшін қолданылады, мысалы, дабылдар, өртке қарсы жүйелер және жылу радиаторларын іздеу және қадағалау.

# Термопар түрі

Термопар, термопар деп те аталады, ең ерте термоэлектрлік анықтау құрылғысы және оның жұмыс принципі пироэлектрлік эффект болып табылады. Екі түрлі өткізгіш материалдан тұратын түйін түйіспеде электр қозғаушы күш тудыруы мүмкін. Терможұптың сәулеленуді қабылдайтын ұшын ыстық ұшы, ал екінші ұшын суық ұшы деп атайды. Термоэлектрлік эффект деп аталады, яғни бұл екі түрлі өткізгіш материал контурға қосылса, екі қосылыстағы температура әртүрлі болған кезде контурда ток пайда болады.

Сіңу коэффициентін жақсарту үшін ыстық ұшына қара алтын фольга орнатылады, ол металл немесе жартылай өткізгіш болуы мүмкін термопардың материалын құрайды. Құрылым сызық немесе жолақ тәрізді нысан немесе вакуумды тұндыру технологиясы немесе фотолитография технологиясы арқылы жасалған жұқа пленка болуы мүмкін. Температураны өлшеу үшін көбінесе объект типті термопарлар қолданылады, ал жұқа қабықшалы терможұптар (тізбектей көптеген терможұптардан тұрады) көбінесе сәулеленуді өлшеу үшін қолданылады.

Термопар типті инфрақызыл детектордың уақыт тұрақтысы салыстырмалы түрде үлкен, сондықтан жауап беру уақыты салыстырмалы түрде ұзақ, ал динамикалық сипаттамалары салыстырмалы түрде нашар. Солтүстік жағындағы радиацияның өзгеру жиілігі әдетте 10Гц-тен төмен болуы керек. Практикалық қолданбаларда инфрақызыл сәулеленудің қарқындылығын анықтау үшін термопильді қалыптастыру үшін бірнеше термопарлар жиі тізбектей қосылады.

# Пироэлектрлік түрі

Пироэлектрлік инфрақызыл детекторлар пироэлектрлік кристалдардан немесе поляризациясы бар «ферроэлектрлерден» жасалған. Пироэлектрлік кристал пьезоэлектрлік кристалдың бір түрі, құрылымы центросимметриялық емес. Табиғи күйде оң және теріс заряд орталықтары белгілі бір бағытта сәйкес келмейді және кристалдың бетінде белгілі бір мөлшерде поляризацияланған зарядтар пайда болады, бұл өздігінен поляризация деп аталады. Кристаллдың температурасы өзгерген кезде кристалдың оң және теріс зарядтарының центрінің ығысуын тудыруы мүмкін, сондықтан беттегі поляризация заряды сәйкесінше өзгереді. Әдетте оның беті атмосферадағы қалқымалы зарядтарды ұстайды және электрлік тепе-теңдік күйін сақтайды. Ферроэлектрдің беті электрлік тепе-теңдікте болғанда, оның бетіне инфрақызыл сәулелер түскенде ферроэлектрдің (парақ) температурасы тез көтеріледі, поляризация қарқындылығы тез төмендейді, ал байланысқан заряд күрт төмендейді; ал беттегі қалқымалы заряд баяу өзгереді. Ішкі ферроэлектрлік денеде өзгеріс жоқ.

Температураның өзгеруі нәтижесінде пайда болған поляризация қарқындылығының өзгеруінен жер бетінде қайтадан электрлік тепе-теңдік күйіне дейін өте қысқа уақыт ішінде ферроэлектрдің бетінде артық қалқымалы зарядтар пайда болады, бұл зарядтың бір бөлігін босатуға тең. Бұл құбылыс пироэлектрлік эффект деп аталады. Еркін зарядтың беттегі байланысқан зарядты бейтараптандыруы үшін көп уақыт қажет болғандықтан, бірнеше секундтан астам уақыт қажет, ал кристалдың өздігінен поляризациясының релаксация уақыты өте қысқа, шамамен 10-12 секунд, сондықтан пироэлектрлік кристал температураның жылдам өзгеруіне жауап бере алады.

# Гаолаи пневматикалық түрі

Белгілі бір көлемді сақтау шартында газ инфрақызыл сәулеленуді сіңіргенде, температура көтеріліп, қысым артады. Қысымның жоғарылау шамасы жұтылған инфрақызыл сәулелену қуатына пропорционалды, сондықтан жұтылатын инфрақызыл сәулелену қуатын өлшеуге болады. Жоғарыда көрсетілген принциптер бойынша жасалған инфрақызыл детекторлар газ детекторлары деп аталады, ал Гао Лай түтігі әдеттегі газ детекторы болып табылады.

Фотондық сенсор

Фотонды инфрақызыл детекторлар материалдардың электрлік қасиеттерін өзгерту үшін инфрақызыл сәулеленудің сәулеленуі кезінде фотоэлектрлік әсерлер жасау үшін белгілі бір жартылай өткізгіш материалдарды пайдаланады. Электрлік қасиеттердің өзгеруін өлшеу арқылы инфрақызыл сәулеленудің қарқындылығын анықтауға болады. Фотоэффект арқылы жасалған инфрақызыл детекторлар жалпы түрде фотонды детекторлар деп аталады. Негізгі ерекшеліктері - жоғары сезімталдық, жылдам жауап беру жылдамдығы және жоғары жауап беру жиілігі. Бірақ ол әдетте төмен температурада жұмыс істеуі керек, ал анықтау жолағы салыстырмалы түрде тар.

Фотонды детектордың жұмыс істеу принципі бойынша оны негізінен сыртқы фотодетектор және ішкі фотодетектор деп бөлуге болады. Ішкі фотодетекторлар фотоөткізгіш детекторлар, фотоэлектрлік детекторлар және фотомагнитоэлектрлік детекторлар болып бөлінеді.

# Сыртқы фотодетектор (PE құрылғысы)

Кейбір металдардың, металл оксидтерінің немесе жартылай өткізгіштердің бетіне жарық түскенде, фотон энергиясы жеткілікті үлкен болса, бет электрондарды шығара алады. Бұл құбылыс жалпы түрде сыртқы фотоэффектке жататын фотоэлектрондық эмиссия деп аталады. Фотонды детектордың осы түріне фототүтіктер мен фотокөбейткіш түтіктер жатады. Жауап беру жылдамдығы жылдам және сонымен бірге фотокөбейткіш түтік өнімі бір фотонды өлшеу үшін пайдаланылуы мүмкін өте жоғары кіріске ие, бірақ толқын ұзындығы диапазоны салыстырмалы түрде тар, ал ең ұзыны небәрі 1700 нм.

# Фотоөткізгіш детектор

Жартылай өткізгіш түскен фотондарды жұтқанда, жартылай өткізгіштегі кейбір электрондар мен саңылаулар өткізбейтін күйден электр тогын өткізе алатын бос күйге ауысады, осылайша жартылай өткізгіштің өткізгіштігі артады. Бұл құбылыс фотоөткізгіштік эффекті деп аталады. Жартылай өткізгіштердің фотоөткізгіш әсерінен жасалған инфрақызыл детекторлар фотоөткізгіш детекторлар деп аталады. Қазіргі уақытта бұл фотонды детектордың ең көп қолданылатын түрі.

# Фотоэлектрлік детектор (PU құрылғысы)

Белгілі бір жартылай өткізгіш материал құрылымдарының PN түйісуінде инфрақызыл сәулеленуді сәулелендіргенде, PN түйісуіндегі электр өрісінің әсерінен Р аймағындағы бос электрондар N аймағына, ал N аймағындағы тесіктер PN аймағына жылжиды. P аймағы. Егер PN өткелі ашық болса, фотоэлектр қозғаушы күш деп аталатын PN өткелінің екі шетінде қосымша электр потенциалы пайда болады. Фотоэлектрлік қозғаушы күш эффектісін қолдану арқылы жасалған детекторлар фотоэлектрлік детекторлар немесе түйіспе инфрақызыл детекторлар деп аталады.

# Оптикалық магнитоэлектрлік детектор

Үлгіге бүйір жағынан магнит өрісі қолданылады. Жартылай өткізгіштің беті фотондарды жұтқанда, түзілген электрондар мен тесіктер денеге таралады. Диффузия процесі кезінде бүйірлік магнит өрісінің әсерінен электрондар мен саңылаулар үлгінің екі шетіне де ығысады. Екі ұштың арасында потенциалдар айырмасы бар. Бұл құбылыс оптомагнитоэлектрлік эффект деп аталады. Фотомагнитоэлектрлік әсерден жасалған детекторлар фотомагнитоэлектрлік детекторлар деп аталады (PEM құрылғылары деп аталады).