高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构研究

随着第三代红外探测器技术的快速发展,高工作温度红外探测器成为重要的发展方向。本文报道了在高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构小型化、低功耗、高可靠性方面的研究进展。通过杜瓦结构的优化设计,搭配旋转整体式低温制冷机K562S short,制备出组件体积为80 mm×61 mm×39 mm,重量为212 g,启动时间为2.5 min,工作温度达到150 K的高工作温度中波碲镉汞红外探测器,并初步完成了组件可靠性试验验证,为高工作温度碲镉汞红外探测器的工程化应用奠定了一定的基础,对高工作温度碲镉汞红外探测器的小型化、低功耗、高可靠性研究具有一定的指导意义。

光伏型红外焦平面探测器NETD的理论计算和测试分析

噪声等效温差(NETD)是表征红外焦平面探测器灵敏度的重要参数,除了器件本身的因素以外,与实际应用条件及测试条件密切相关。从红外焦平面探测器NETD的测试方法和流程出发,对光伏型红外焦平面探测器NETD的理论计算公式进行了推导,分析了影响器件NETD的主要因素,对典型红外焦平面探测器在不同积分时间、不同电荷存储量、不同F数及半阱输出条件下的背景限NETD进行了理论计算及分析。在固定背景温度下,通过理论公式可从某一温差的NETD推算出不同温差的NETD,选择典型器件进行验证,从常规NETD测试结果推算出的一组NETD与相应温差下的实测结果符合较好,其中1 K温差的NETD推算结果已非常接近实际情况,可为热像仪系统应用提供参考。

室温中红外HgCdTe光导探测器响应率的温度特性

为了评定基于室温中红外HgCdTe光导探测器的氟化氘激光阵列靶斑仪系统的测量不确定度,需要对HgCdTe光导探测器响应率的温度特性进行定量分析.理论分析了室温中波红外HgCdTe光导探测器响应率与温度和波长的关系,得出了在一定范围内探测器响应率可以近似表示为温度和波长变量分离函数形式的假设.采用波长为3.8μm和1.31μm激光光源,分别测量了在-40℃～+30℃温度范围内室温中波红外HgCdTe探测器响应率变温特性,实验结果验证了在测量不确定度范围内假设的正确性.基于此结论,提出了一种高效标定HgCdTe光导探测器在氟化氘激光波长处响应率温度特性的实用方法.

红外探测器比探测率与光学系统工作温度关系研究

针对低温光学系统自身辐射与红外探测器比探测率(D*)的关系,从红外辐射基本理论入手,建立了光学系统工作温度与背景限红外探测器D*之间的关系模型。由此计算出了典型四反光学系统不同工作温度下、不同谱段的背景限红外探测器D*值,综合考虑探测器处于非背景限情况,得出相关曲线;总结出了背景限红外探测器与光学系统工作温度之间关系的几点体会。

温度冲击下背向集成微透镜阵列红外探测器热应力分析

针对温度冲击下红外探测器芯片的高碎裂几率问题,借助ANSYS分析软件,对背向集成微透镜阵列锑化铟探测器热应力随阵列规模的演变规律、以及64×64大面阵探测器热应力及其分布进行了研究。首先针对8×8小面阵背向集成微透镜阵列锑化铟红外探测器进行热应力分析,得到芯片上最大应力值达到最小时探测器的结构参数。以此为探测器典型结构参数,使阵列规模从8×8倍增到64×64,从而在较短的时间内得到温度冲击下探测器中热应力随阵列规模的演变规律,以及64×64探测器的热应力值及其分布。结果表明:背向集成微透镜阵列锑化铟红外探测器最大应力值出现在锑化铟芯片上,并随阵列规模的增大近似呈线性增加,显示出热应力与阵列规模的相关性。在64×64红外探测器中,锑化铟芯片上表面热应力明显集中在微透镜边缘区域,铟柱阵列上表面热应力分布呈现出由外至内的环状梯度分布,而其它接触面上的热应力分布则呈现出明显的均匀性、集中性。

基于MOSFET漏电流温度特性的室温红外探测器

基于MOSFET的漏电流温度特性,提出了一种可与CMOS工艺兼容的新型室温红外探测器。它采用在SOI衬底上实现的MOSFET作为探测红外灵敏元,在MOSFET的钝化层上制作可提高红外吸收率的光学谐振腔,并利用硅微机械加工技术将SOI的隐埋氧化层悬空,形成热绝缘微桥结构。MOSFET在担当探测红外辐射灵敏元的同时,又作为放大处理电路的一部分,简化了电路。分析表明,探测器的探测率可高达109～1010cmHz1/2W-1。

基于负温度系数的多晶硅电阻电热激励/压阻检测微桥谐振器的新型红外探测器（英文）

报道了一种基于负电阻温度系数的多晶硅电阻电热激励/压阻检测SiO 2/Si3N4/SixNy微桥谐振器的新型红外探测器.微桥谐振器吸收的红外辐射引起微桥温度升高,激励电阻和检测电桥的阻值减小,使得恒定激励电压作用下激励电阻的静态功率和惠斯登电桥的焦耳热增加,等效于增加了辐射在微桥谐振器上的红外辐射.初步的实验证实了该方案的可行性.

EKV红外探测器的温度分辨能力初步分析

从双波段红外测温的原理入手,分析了导弹防御系统EKV红外探测器对中段飞行目标的温度分辨能力,指出目标在探测器2个工作波段的发射率之比是影响探测器温度测量精度的最大因素。在假定条件下的蒙特卡罗计算表明,EKV的温度测量误差约10.8 K;当目标间的温度差别小于11.8 K时,EKV就无法分辨出哪一个目标的温度更高(均为95%的置信概率)。

论高工作温度碲镉汞红外探测器(上)

与用其他材料制备的红外光子探测器相比,碲镉汞红外探测器具有带隙灵活可调、量子效率较高以及R_0A接近理论值等优点。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷,以抑制引起噪声的热生自由载流子。期望碲镉汞探测器在具有高工作温度(High Operating Temperature,HOT)的同时而又无需牺牲性能。HOT碲镉汞探测器的设计目标主要是抑制俄歇过程,从而降低探测器噪声和低温制冷需求。从相关基本概念出发,讨论了对HOT碲镉汞物理机制的理解以及近年来HOT碲镉汞技术的发展状况。

论高工作温度碲镉汞红外探测器(下)

与用其他材料制备的红外光子探测器相比,碲镉汞红外探测器具有带隙灵活可调、量子效率较高以及R_oA接近理论值等优点。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷,以抑制引起噪声的热生自由载流子。期望碲镉汞探测器在具有高工作温度(High Opeating Temperature,HOT)的同时而又无需牺牲性能。HOT碲镉汞探测器的设计目标主要是抑制俄歇过程,从而降低探测器噪声和低温制冷需求。从相关基本概念出发,讨论了对HOT碲镉汞物理机制的理解以及近年来HOT碲镉汞技术的发展状况。

红外辐射温度测量技术讲座第一讲 红外辐射与红外探测器

本次讲座主要介绍红外辐射测温技术内容，包括红外辐射与红外探测器两部分。在红外辐射中主要讲授辐射的基本概念，黑体辐射诸定律和基尔霍夫定律等。红外探测器部分主要讲红外探测器的概念、光电效应、光子探测器中的光电导探测器和光伏型探测器。

星载红外探测器温度控制系统的设计和应用

针对红外探测器需要在低温下工作,设计并实现了红外探测器温度控制系统。本设计采用了闭环反馈的控制方式,使用热电制冷的方法控制红外探测器工作温度。温控系统具有结构简单,速度快以及精度高和可靠性高等特点,满足了设计要求。并且对整个系统的工作状态进行了评估,对系统进行了误差分析。

温度对红外探测器性能影响的研究

发展长久的红外探测器,是一种发展成熟应用普遍的探测器。该器件利用能量转换原理,可将红外辐射信号转换为电信号,可以在室温下工作,拥有高响应率的特点,在非接触测温、光谱分析、光电开关、水分测定、火焰探测、气体分析等领域得到了广泛发展。主要就环境温度和PbS红外探测器的工作温度可能对其探测性能产生的影响进行研究,采用半导体制冷技术,对其工作温度进行调节,并设计基本电路,通过实验,得到在制冷和非制冷情况下,红外探测器的性能差异。得到采用制冷技术能够大大提升红外探测器的探测性能的结论。

基于BP神经网络的红外可燃气体探测器温度补偿研究

针对红外可燃气体探测器输出电压随温度变化,而又缺乏理论补偿公式的情况,提出采用BP神经网络对基于NDIR的可燃气体探测器进行温度补偿的方法,解决了以往温度补偿通过硬件补偿带来的探测器体积大、重量增加的弱点;与已有的软件补偿方法相比,BP神经网络方法通过对数据进行训练、学习获得温度补偿模型,得到了较好的结果,使得红外可燃气体探测器具有较宽的使用温度范围。

高工作温度InAlSb红外探测器的研究进展

概括了国外InAlSb红外探测器的研究现状、材料性质以及发展趋势,并介绍了几种不同的器件结构及其性能情况。InAlSb/InSb红外探测器的设计目标主要是通过抑制暗电流来提高探测器的工作温度。近年来,基于传统InSb探测器的成熟工艺与技术,InAlSb探测器的性能得到了不断提升。该研究对红外制导、预警等军事领域具有重要的研究意义和应用价值。

PV-InSb红外探测器工作温度的实验研究

在－１９６℃到－９６℃范围测量了ＰＶ－ＩｎＳｂ红外探测器的信号、噪声和阻抗数据。给出了信号、噪声、信－噪比和阻抗随温度变化的曲线族。分析讨论了器件结构设计时，选择ＰＶ－ＩｎＳｂ红外探测器工作温度的有关问题。

采用双窗口红外探测器的道面温度遥测系统

在外场应用环境中,红外道面温度遥测系统的自身温度会发生较大幅度的变化,引起的内部杂散辐射变化会导致较大的系统测量误差。设计了采用双窗口红外探测器的红外道面温度遥测系统,同时对目标物辐射和内部杂散辐射进行实时测量,并在考虑探测器温度效应的基础上,建立了扣除内部杂散辐射影响的道面温度计算模型;标定实验结果表明:当探测器工作温度和测量目标温度分别在-10~40℃、-10~60℃范围时,探测器温度效应和辐射定标函数均可以做线性化处理,并呈线性叠加效果,验证了道面温度计算模型的合理性;经过标定后,红外道面温度遥测系统与Pt100接触式温度传感器进行了外场比对测试,得到测量系统与Pt100接触式温度传感器的测量数据相关性达到98.7%,其中夜间测量误差低于2.78%,表明了系统可在环境温度变化的外场条件下准确测量道面温度。

基于ADN8830的非制冷焦平面探测器温度控制系统设计

高精度的温控系统是实现高性能非制冷红外焦平面热像仪设计的关键。针对非制冷焦平面阵列像元温度保持恒定可以提高测试精度的问题,提出了基于ADN8830单芯片热电制冷器控制器的温控系统设计。通过可编程逻辑器件CPLD来控制数模转换芯片DAC为ADN8830提供不同的目标温度设置电压,从而实现不同环境温度下的焦平面阵列像元温度的恒定。最后,通过对所设计电路进行测试表明,相比于由单片机m cu实现的电路,该电路具有温度控制精度高,配置灵活,功耗低、体积小等优点。

辐射源温度和1/f噪声对探测器D^＊值影响的理论分析

传统的红外系统设计理论直接引用D*,没有考虑D*的温度特性和红外系统中1/f噪声的影响,对此进行了修正。从探测率的物理特点出发,推导探测率D*与光谱探测率D*(λ)的关系式,当辐射源的温度与测试D*用的黑体温度不同时,引入波段探测率修正因子。同时,提出一种在1/f噪声成分大的条件下对窄带噪声测量的D*值进行修正的方法。在此基础上提出D*值的综合修正方法。所述数学模型可作为系统设计和性能评价的理论依据。

已提高温度稳定性和降低固定图形噪声的红外探测器列阵

美国专利US6583416 (2003年6月24日公布) 同光电探测器相比,热探测器具有无需致冷的优点。然而,目前这一代非致冷红外成像器在性能上与致冷型传感器相比还有很大的差距。这主要是由于非致冷型探测器的热隔离性能差和在探测过程中会引入噪声等造成的。