[發(fā)明專利]熱釋電紅外敏感元及熱釋電紅外探測器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110242447.6
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102359821A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小水;鐘克創(chuàng);祁明鋒;郭景華;雷同貴;范子亮
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州煒盛電子科技有限公司
• 主分類號: G01J5/34
• 分類號: G01J5/34
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117
• 代理人: 黃軍委

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種紅外探測器，具體的說，涉及了一種熱釋電紅外敏感元及熱釋電紅外探測器。

背景技術(shù)

早期的光子型紅外探測器為了提高靈敏度和降低噪聲，必須將其制冷到70K—90K這樣非常低的溫度才能實(shí)現(xiàn)，因此，光子型的紅外探測器必須附加制冷裝置等相關(guān)設(shè)備，這不僅使探測器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，也會大大增加制造的成本。

非制冷熱釋電紅外探測器可以在室溫條件下工作，克服了光子型紅外探測器必須在低溫條件下才能工作的致命缺點(diǎn)，大大降低了儀器組件的復(fù)雜性，同時(shí)也提高了探測器的可靠性和性價(jià)比。對熱釋電紅外探測器來說，其的電流響應(yīng)率、電壓響應(yīng)率和探測率均與熱釋電敏感元的厚度成反比，敏感元越薄，器件的性能就越好。然而，現(xiàn)有的熱釋電紅外敏感元主要由前吸收層、上電極、熱釋電薄膜以及下電極四層構(gòu)成，前吸收層加上電極的雙層結(jié)構(gòu)會使敏感元的厚度增加，造成熱容增大，從而導(dǎo)致了響應(yīng)時(shí)間的延長和靈敏度的降低，特別是當(dāng)用于要求均勻程度高和探測率高的NDIR探測器時(shí)，厚膜結(jié)構(gòu)的探測器將進(jìn)一步受到限制。目前的紅外探測器存在的問題還有：不能有效地吸收微弱的紅外輻射能量，免受不了背景光、環(huán)境溫度波動(dòng)對其的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高和抗干擾能力強(qiáng)的熱釋電紅外敏感元，還提供了一種熱釋電紅外探測器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種熱釋電紅外敏感元，它包括：上電極，采用真空蒸鍍工藝蒸發(fā)沉積在鉭酸鋰薄膜層上表面，用于吸收紅外輻射熱能，并用于引出熱釋電響應(yīng)信號；所述上電極采用金或鉑或鉻或鎳鉻合金為電極材料；

鉭酸鋰薄膜層，設(shè)置在所述上電極和下電極之間，將所述上電極吸收的紅外輻射熱能以及將環(huán)境振動(dòng)和環(huán)境溫度波動(dòng)通過所述鉭酸鋰薄膜的熱釋電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為熱釋電響應(yīng)信號；

下電極，采用真空蒸鍍工藝蒸發(fā)沉積在所述鉭酸鋰薄膜層下表面，用于引出熱釋電響應(yīng)信號。

基于上述，所述上電極采用鉻或鎳鉻合金為電極材料，所述上電極的厚度為100～500埃；所述下電極采用銀為電極材料，所述下電極的厚度為1500～3000埃；所述鉭酸鋰薄膜層的厚度是5～15微米。

一種熱釋電紅外探測器，所述的熱釋電紅外敏感元、熱釋電補(bǔ)償敏感元、前置放大器場效應(yīng)管、阻抗匹配電阻、管帽、設(shè)置在所述管帽頂部的紅外濾光窗、設(shè)置在所述管帽底部的管座、三個(gè)設(shè)置在所述管座上的管腳、封裝在所述管帽內(nèi)的電路板、兩個(gè)安裝在所述電路板上的支撐體，其中，所述熱釋電紅外敏感元和所述熱釋電補(bǔ)償敏感元的上電極分別連接所述前置放大器場效應(yīng)管的柵極，所述熱釋電紅外敏感元和所述熱釋電補(bǔ)償敏感元的下電極接地，所述阻抗匹配電阻的兩端并聯(lián)在所述熱釋電紅外敏感元的上電極和下電極之間；所述前置放大器場效應(yīng)管和所述阻抗匹配電阻設(shè)置在所述電路板上，三個(gè)所述管腳分別連接所述熱釋電紅外敏感元的下電極、所述前置放大器場效應(yīng)管的漏極和源極，所述熱釋電紅外敏感元和所述熱釋電補(bǔ)償敏感元采用SMT自動(dòng)貼片工藝分別設(shè)置在兩個(gè)所述支撐體上。

基于上述，所述支撐體是鐵氧體。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，具體的說，所述熱釋紅外電敏感元采用三層結(jié)構(gòu)，它的上電極同時(shí)也作為吸收層，解決了原有技術(shù)中因?yàn)槊舾性穸仍黾佣a(chǎn)生的響應(yīng)時(shí)間延長和靈敏度降低的問題；所述熱釋電紅外敏感元和所述熱釋電補(bǔ)償敏感元設(shè)置為雙元反向并聯(lián)結(jié)構(gòu)，能夠從結(jié)構(gòu)上減弱和消除環(huán)境振動(dòng)和溫度波動(dòng)等環(huán)境干擾對所述熱釋電紅外探測器的影響；濾光窗能夠?yàn)V除背景可見光和其他非探測波段光對所述熱釋電紅外探測器的干擾，更進(jìn)一步加強(qiáng)了熱釋電紅外探測器的抗干擾能力；由于鉭酸鋰薄膜很薄，采用SMT自動(dòng)貼片工藝，能使生產(chǎn)更方便、效率更高、產(chǎn)品的一致性更好。

附圖說明

圖1是所述熱釋電紅外敏感元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是所述熱釋電紅外敏感元的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是所述熱釋電紅外探測器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是所述熱釋電紅外探測器的端部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是所述熱釋電紅外探測器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。