Podle klasifikace lze infračervené senzory rozdělit na tepelné senzory a fotonové senzory.

Tepelné čidlo

Tepelný detektor využívá detekční prvek k absorpci infračerveného záření k vyvolání nárůstu teploty, který je pak doprovázen změnami určitých fyzikálních vlastností. Měřením změn těchto fyzikálních vlastností lze měřit energii nebo výkon, který absorbuje. Konkrétní proces je následující: Prvním krokem je absorbovat infračervené záření tepelným detektorem, aby došlo ke zvýšení teploty; druhým krokem je využití některých teplotních efektů tepelného detektoru k převedení nárůstu teploty na změnu elektřiny. Obvykle se používají čtyři typy změn fyzikálních vlastností: typ termistoru, typ termočlánku, pyroelektrický typ a pneumatický typ Gaolai.

# Typ termistoru

Poté, co tepelně citlivý materiál absorbuje infračervené záření, teplota stoupá a hodnota odporu se mění. Velikost změny odporu je úměrná absorbované energii infračerveného záření. Infračervené detektory vyrobené změnou odporu poté, co látka absorbuje infračervené záření, se nazývají termistory. K měření tepelného záření se často používají termistory. Existují dva typy termistorů: kovové a polovodičové.

R(T)=AT-CeD/T

R(T): hodnota odporu; T: teplota; A, C, D: konstanty, které se mění podle materiálu.

Kovový termistor má kladný teplotní koeficient odporu a jeho absolutní hodnota je menší než u polovodiče. Vztah mezi odporem a teplotou je v podstatě lineární a má silnou odolnost vůči vysokým teplotám. Většinou se používá pro měření simulace teploty;

Polovodičové termistory jsou pravým opakem, používají se pro detekci záření, jako jsou alarmy, systémy požární ochrany a vyhledávání a sledování tepelného zářiče.

# Typ termočlánku

Termočlánek, také nazývaný termočlánek, je nejstarší termoelektrické detekční zařízení a jeho pracovním principem je pyroelektrický efekt. Spojení složené ze dvou různých materiálů vodičů může generovat elektromotorickou sílu na křižovatce. Konec termočlánku přijímajícího záření se nazývá horký konec a druhý konec se nazývá studený konec. Takzvaný termoelektrický jev, to znamená, že pokud jsou tyto dva různé materiály vodičů spojeny do smyčky, když je teplota na obou spojích různá, bude ve smyčce generován proud.

Pro zlepšení absorpčního koeficientu je na horkém konci instalována fólie z černého zlata, která tvoří materiál termočlánku, kterým může být kov nebo polovodič. Struktura může být buď čára nebo entita ve tvaru proužku, nebo tenký film vyrobený technologií vakuového nanášení nebo technologií fotolitografie. Pro měření teploty se většinou používají termočlánky typu entity a pro měření záření se většinou používají termočlánky typu tenkovrstvé (skládající se z mnoha termočlánků v sérii).

Časová konstanta infračerveného detektoru typu termočlánku je relativně velká, takže doba odezvy je relativně dlouhá a dynamické charakteristiky jsou relativně špatné. Frekvence změny záření na severní straně by měla být obecně pod 10 Hz. V praktických aplikacích je často několik termočlánků zapojeno do série, aby vytvořily termočlánek pro detekci intenzity infračerveného záření.

# Pyroelektrický typ

Pyroelektrické infračervené detektory jsou vyrobeny z pyroelektrických krystalů nebo „feroelektrik“ s polarizací. Pyroelektrický krystal je druh piezoelektrického krystalu, který má necentrosymetrickou strukturu. V přirozeném stavu se centra kladného a záporného náboje v určitých směrech neshodují a na povrchu krystalu se tvoří určité množství polarizovaných nábojů, což se nazývá spontánní polarizace. Když se teplota krystalu změní, může to způsobit posunutí středu kladného a záporného náboje krystalu, takže se odpovídajícím způsobem změní polarizační náboj na povrchu. Obvykle jeho povrch zachycuje plovoucí náboje v atmosféře a udržuje elektrický rovnovážný stav. Když je povrch feroelektrika v elektrické rovnováze, při ozařování jeho povrchu infračervenými paprsky, teplota feroelektrika (plechu) rychle stoupá, intenzita polarizace rychle klesá a vázaný náboj prudce klesá; zatímco plovoucí náboj na hladině se pomalu mění. Ve vnitřním feroelektrickém tělese nedochází k žádné změně.

Ve velmi krátké době od změny intenzity polarizace způsobené změnou teploty opět do elektrického rovnovážného stavu na povrchu se na povrchu feroelektrika objeví přebytečné plovoucí náboje, což je ekvivalentní uvolnění části náboje. Tento jev se nazývá pyroelektrický jev. Protože volnému náboji trvá dlouho, než zneutralizuje navázaný náboj na povrchu, trvá to více než několik sekund a doba relaxace spontánní polarizace krystalu je velmi krátká, asi 10-12 sekund, takže pyroelektrický krystal může reagovat na rychlé změny teploty.

# Pneumatický typ Gaolai

Když plyn absorbuje infračervené záření za podmínky udržení určitého objemu, zvýší se teplota a zvýší se tlak. Velikost nárůstu tlaku je úměrná výkonu absorbovaného infračerveného záření, takže výkon absorbovaného infračerveného záření lze měřit. Infračervené detektory vyrobené podle výše uvedených principů se nazývají detektory plynu a Gao Lai trubice je typickým detektorem plynu.

Fotonový senzor

Fotonové infračervené detektory používají určité polovodičové materiály k vytváření fotoelektrických efektů pod ozařováním infračerveného záření ke změně elektrických vlastností materiálů. Měřením změn elektrických vlastností lze určit intenzitu infračerveného záření. Infračervené detektory vyrobené fotoelektrickým jevem se souhrnně nazývají fotonové detektory. Hlavními rysy jsou vysoká citlivost, rychlá odezva a vysoká frekvence odezvy. Obecně však musí pracovat při nízkých teplotách a detekční pásmo je relativně úzké.

Podle principu činnosti fotonového detektoru jej lze obecně rozdělit na externí fotodetektor a interní fotodetektor. Vnitřní fotodetektory se dělí na fotovodivé detektory, fotovoltaické detektory a fotomagnetoelektrické detektory.

# Externí fotodetektor (PE zařízení)

Když světlo dopadá na povrch určitých kovů, oxidů kovů nebo polovodičů, pokud je energie fotonu dostatečně velká, povrch může emitovat elektrony. Tento jev se souhrnně označuje jako fotoelektronová emise, která patří k vnějšímu fotoelektrickému jevu. K tomuto typu fotonového detektoru patří fototrubice a fotonásobiče. Rychlost odezvy je vysoká a zároveň má produkt fotonásobiče velmi vysoký zisk, který lze použít pro měření jednoho fotonu, ale rozsah vlnových délek je relativně úzký a nejdelší je pouze 1700 nm.

# Fotovodivý detektor

Když polovodič pohltí dopadající fotony, některé elektrony a díry v polovodiči se změní z nevodivého stavu do volného stavu, který může vést elektřinu, čímž se zvýší vodivost polovodiče. Tento jev se nazývá efekt fotovodivosti. Infračervené detektory vyrobené fotovodivým účinkem polovodičů se nazývají fotovodivé detektory. V současnosti se jedná o nejpoužívanější typ fotonového detektoru.

# Fotovoltaický detektor (PU zařízení)

Při ozařování infračerveného záření na PN přechodu určitých struktur polovodičových materiálů se působením elektrického pole v PN přechodu volné elektrony v oblasti P přesunou do oblasti N a otvory v oblasti N se přesunou do oblasti PN. P oblast. Pokud je PN přechod otevřený, vzniká na obou koncích PN přechodu dodatečný elektrický potenciál nazývaný fotoelektromotorická síla. Detektory vyrobené pomocí fotoelektromotorického silového jevu se nazývají fotovoltaické detektory nebo přechodové infračervené detektory.

# Optický magnetoelektrický detektor

Bočně na vzorek působí magnetické pole. Když povrch polovodiče absorbuje fotony, elektrony a vytvořené díry jsou rozptýleny do těla. Během procesu difúze jsou elektrony a díry posunuty k oběma koncům vzorku v důsledku účinku laterálního magnetického pole. Mezi oběma konci je potenciální rozdíl. Tento jev se nazývá optomagnetoelektrický jev. Detektory vyrobené fotomagnetoelektrickým jevem se nazývají fotomagnetoelektrické detektory (označované jako PEM zařízení).