InfraTec红外热释电探测器

德国的InfraTec公司，专注传感器的研究生产。开发了类型多样，产品质量出色的InfraTec热释电红外探测器。主要用于生产各种用于高精度的气体分析，高性能的火情、火焰探测器。InfraTec热释电探测器采用模块化结构设计，设计多种标准型号，能够提供适应各种应用的最优化解决方案。

所属品牌： 德国InfraTec

产品介绍

德国的InfraTec公司，专注热释电红外传感器的研究生产。开发了类型多样，产品质量出色的InfraTec热释电红外探测器。主要用于生产各种用于高精度的气体分析探测器，高性能的火情、火焰探测器。InfraTec红外探测器采用模块化结构设计，设计多种标准型号，能够提供适应各种应用的最优化解决方案。在所有的产品中，您也可找到增强型单通道探测器，双通道，三通道或者四通道的红外探测器，低麦克风振动噪声的探测器，集成了运算放大器的探测器，以及基于MEOEMS技术的可调波长的探测器等等。

热释电探测器工作原理

由于InfraTec红外探测器的热释电晶体的单极轴特性，固其特有非对称性。随着温度的变化产生极化，即所谓的热释电效应，目前广泛用于传感器技术。热释电晶体需要制备的非常薄，并且在垂直于极轴的方向上镀上电极。在上层电极上还需要加吸收层（黑化层）。当这一吸收层接触到红外辐射后，热释电红外传感器的热释电芯片被加热并且产生表面电极。如果辐射量中断，则会产生一个与极化方向相反的电荷。然而此类电荷非常小，所以在被晶体内部电阻中和之前，需由超低噪声和超低漏电流的场效应管（JFET）或者运算放大器（OpAmp）将电荷转换成信号电压。热释电探测器即使在4K赫兹的时候也能表现出很高的信噪比。例如，在傅里叶红外光谱仪中，热电堆只能在几个赫兹下表现较好的信号。

InfraTec红外热释电探测器优势特点

-对2到14µm的电磁辐射探测灵敏

-具有非常高的居里温度620 °C

-很小的温度系数以及长时间的信号稳定性

-低麦克风效应

InfraTec红外热释电探测器是对红外光灵敏的光电部件，通常用于探测2 到14µm间的电磁辐射。热释电探测器作为热学探测器的一种，不同于半导体探测器（如InGaAs, PbS, PbSe），InfraTec红外探测器有一层高转化率的黑化吸收层，并且有非常宽的光谱响应范围，以及平均的灵敏度。在室温下，低于3微米的光谱范围，半导体探测器才比热释电探测器有更高的探测率。红外热释电传感器往往更受用户青睐。

热电堆探测器也可以使用在室温下，用于长波红外，InfraTec公司的热释电探测器比它有更快的响应，在没有信号放大的情况下就有更高的信号电压。热释电探测器最优的使用条件是2.5 到25微米，调制频率在0.5 到400Hz。

InfraTec热释电红外探测器使用了特殊的黑化吸收涂层，能够使用在非常广的光谱范围，并且具有长期稳定性。能够用于UV辐射的吸收（例如，193nm），也可以用于THz辐射的吸收，比如100微米到1mm。InfraTec公司的热释电红外探测器的接收芯片是单晶的钽酸锂。因为其具有非常高的居里温度620 °C，可以保证很小的温度系数以及长时间的信号稳定性。

除了热释电红外传感器的热释电芯片外，热释电红外探测器也包括了光学和微机械的组件。配备有双通道和四通道的分光探测器，集成CMOS放大器，是具有热学、电学和光学组件一体的微系统。

热释电是压电晶体子群的一个特征，所以热释电材料都具有压电特性。空气和固体振动对其有影响，通常称为麦克风效应。InfraTec红外传感器的热释电芯片有取得专利的降低麦克风效应技术。所以在很多探测器中我们加入了这一设计，使得这一效应产生的干扰噪声达到探测器基体噪声相等的级别。红外热释电传感器也因此展现出来一定的竞争力。

InfraTec红外热释电探测器应用

用于气体传感技术的热释电探测器

许多化学合成物由于分子构成形式不同，在红外区间内会有基本振动模式，并且吸收特征红外辐射。所以这种化合物会有特殊的吸收光谱。

气体分析探测器比如NDIR（非分光红外）气体分析仪，包括电子部件和机械部件，例如调制红外光源，气室和一个热释电探测器。最终信号值是由气体浓度体现出来的信号电压计算而来的。InfraTec红外传感器可以提供大量的红外窄带滤光片（NBP），能满足大部分的红外吸收特征气体的测量。滤光片是封装在热释电探测器内部的，可以简化气体传感器的开发过程。

火焰传感技术用的热释电探测器

在火焰传感技术中，火焰探测器中的热释电探测器可以探测到燃烧气体，液体和固体发出的辐射，并且通过红外光谱的特征曲线来辨别出他们。典型的有机物燃烧光谱，例如木头，天然气，油或者塑料都可以被检测出。利用两个不同的特征通道可以避免由于太阳光，或者其他光亮物（例如电弧等）的错误报警：

特征的火焰（对比与太阳光辐射）特征闪烁频率在1-5Hz。

碳氢物质燃烧的火焰会产生CO和CO2等气体。他们的红外特征光谱在4.0到4.8微米之间。如果需要得到非常大的信号，可以用宽的红外滤光片作为InfraTec红外探测器的窗口，其同时包括CO和CO2的吸收峰。

部分标准型号热释电探测器规格

这里找到所有InfraTec红外热释电传感器的标准产品，用于气体分析，火焰探测和辐射量热。TO18或者TO39填充氮气密闭封装。

-TO18和TO39封装

-电压模式或电流模式

-信号处理方式：JFET或运算放大器

-可选热补偿模式

-可选低麦克风效应，特殊芯片设计

型号	管壳	通道	通光孔	频率	信号处理方式	热补偿	低麦克风效应	探测率
LIE-200	TO18	1	ø 2.3	电流模式	结型场效应管	无	无	0.55
LIE-202	TO18	1	ø 2.3	电压模式	结型场效应管	无	无	4.0
LIE-216	TO18	1	ø 2.3	电压模式	结型场效应管	有	无	3.0
LIE-316	TO39	1	5.0 x 5.0	电压模式	结型场效应管	有	无	4.0
LME-302	TO39	1	5.0 x 5.0	电压模式	结型场效应管	无	有	6.0
LME-316	TO39	1	5.0 x 5.0	电压模式	结型场效应管	有	有	4.0
LME-335	TO39	1	5.0 x 5.0	电流模式	运算放大器	有	有	6.0
LME-336	TO39	1	5.0 x 5.0	电流模式	运算放大器	有	有	4.0
LME-351	TO39	1	5.0 x 5.0	电流模式	运算放大器	无	有	1.8
LME-352	TO39	1	5.0 x 5.0	电流模式	运算放大器	无	有	1.5
LME-501	TO39	1	5.0 x 5.0	电流模式	无	无	有
LME-551	TO39	1	5.0 x 5.0	电流模式	运算放大器	无	有	2.5

以LIE-200型号为例简单介绍以下标准型号的规格特点：

LIE-200红外探测器工程图

LIE-200红外传感器引脚配置

LIE-200热释电探测器频率响应

LIE-200 InfraTec红外热释电探测器测试电路

LIE-200 InfraTec红外热释电探测器参数表

参数	数值类型	数值
通光孔径	nom	ø 2.3 mm
元件尺寸/类型	nom	1.4 × 1.0 mm² ，涂覆黑色转化层的钽酸锂芯片
热时间常数（热响应时间）	typ	150 ms
反馈电阻	nom	1 GΩ ±10 %
反馈电容	nom	470 fF ±100 fF
极性	nom	正红外辐射通量变化引起的负电平信号
电压响应（rms）{500K,10Hz,25℃,无滤光片和窗口}	min	1400 V/W
噪声密度（rms）{10Hz,BW 1Hz,25℃}	max	5.0 µV/√Hz
探测能力{500K,10Hz,1Hz,25℃,无滤光片和窗口}	typ	5.5E+07 cm√Hz/W
补偿电压	nom	-0.4 ... -1.5 V
漏源电压	max	18 V
工作/存储温度	nom	-25 ... +85 °C
红外滤光片		所有InfraTec窗口和滤光片都可用（KBr除外和CsI）。可以根据要求定制滤光片。
滤光片尺寸	nom	矩形窗片: (2.70 × 2.70) mm +0/-0.05 mm 圆形窗片: ø3.3 mm ±0.1 mm 标准厚度: 0.50 mm +0.2/-0.1 mm
视场角	min	CaF₂ or BaF₂; 0.4 mm 厚: 40° 硅衬底; 0.5 mm 厚: 45°

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