制冷型紅外探測器分類及特點

　　紅外探測器是氣體紅外成像檢測儀的核心器件，是探測、識別和分析VOCs氣體泄漏的關鍵。根據(jù)工作溫度，紅外探測器可分為制冷型紅外探測器和非制冷型紅外探測器。制冷型紅外探測器根據(jù)其傳感器材料又可細分多個類別，下面就大家介紹一下關于“制冷型紅外探測器分類及其特點”。

[制冷型紅外探測器結構]

　　制冷型紅外探測器分類

　　制冷型紅外探測器按照MEMS傳感器材料的不同可細分為碲鎘汞探測器、銻化銦探測器、量子阱探測器、二類超晶格探測器等。

　　碲鎘汞紅外探測器

　　碲鎘汞紅外探測器采用的紅外半導體材料為碲鎘汞，通過調節(jié)Cd組分變化，波長可完全覆蓋短波、中波、長波和甚長波等整個紅外波段。

　　優(yōu)點：電子有效質量小而本征載流子濃度低，吸收系數(shù)大，量子效率高，因而制成的探測器噪聲低，探測率高。

　　缺點：碲、鎘、汞三種材料是通過離子鍵結合的方式連接的，其相互作用力小。構成元素汞非常不穩(wěn)定，容易從碲鎘汞材料中逸出從而造成材料的缺陷、材料的不均勻以及器件性能的不均勻，在長波應用時尤其突出。

　　銻化銦探測器

　　銻化銦探測器屬于本征吸收，其材料量子效率和響應率高。因此，它可以實現(xiàn)極高的熱靈敏度和極好的圖像質量，目前已成為重要的中波紅外探測器之一。

　　量子阱紅外探測器：

　　量子阱紅外探測器因其構成材料在能帶結構上構成的電子或空穴勢阱而得名。外來光子引起的電子或空穴躍遷屬于子帶間躍遷，在外加電場的作用下載流子被收集形成光電流。

　　優(yōu)點：構成元素Ga、As與Al、As之間是共價鍵結合，互作用力大，材料牢固穩(wěn)定，可耐受天基高能離子輻射，適于制備天基紅外探測器。

　　缺點：量子阱紅外探測器量子效率低，遠遠小于碲鎘汞材料，在相同的積分時間和光學系統(tǒng)條件下，量子阱長波紅外探測器性能比碲鎘汞長波紅外探測器低。

　　另外量子阱紅外探測器為了提高了制冷要求，會相應地增加系統(tǒng)的功耗、縮短制冷機的壽命。

　　二類超晶格：

　　二類超晶主要應用于高性能紅外焦平面成像陣列制造中。二類超晶紅外探測器具有穿透性強、抗干擾性強、全天候工作等優(yōu)點。紅外焦平面成像陣列，可使整個視場內(nèi)景物的每一個像元與一個敏感元相對應，光電轉換效率更高。

　　與碲鎘汞紅外探測器相比，二類超晶格的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：

　　一、二類超晶格材料的電子有效質量大，在長波范圍約為碲鎘汞的3倍，尤其在甚長波，隨著波長增長，碲鎘汞的電子有效質量變小，而二類超晶格材料的電子有效質量卻不變。由此決定了二類超晶格探測器帶間隧穿電流小，器件暗電流小。

　　二、通過應變對能帶結構的調節(jié)作用，能有效降低俄歇復合，提高載流子有效壽命，提高器件性能。

　　三、二類超晶格材料構成元素之間化學鍵強，材料穩(wěn)定性好，對工藝的要求大大降低，器件產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢明顯。

　　以上是對“制冷型紅外探測器的分類及其特點”的簡單介紹，希望對您有所幫助。

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