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《紅外探測器發(fā)展述評》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第36卷第12期激光與紅外Vol.36,No.122006年12月LASER&INFRAREDDecember,2006文章編號:100125078(2006)12201099204紅外探測器發(fā)展述評袁繼俊(華北光電技術(shù)研究所,北京100015)摘要:介紹了紅外探測器從分立型器件到集成化焦平面陣列的發(fā)展和“三代”探測器狀況,比較了HgCdTe和AlGaAs/GaAs的各自特點,提出了發(fā)展成像傳感器的建議。關(guān)鍵詞:紅外探測器;焦平面陣列:發(fā)展評述中圖分類號:TN215文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AReviewofInfr
2、aredDetectorDevelopmentYUANJi2jun(NorthChinaResearchInstitueofElectro2optics,Beijing100015,China)Abstract:Thedevelopofseparateddetectorintointergratedfocalplanearrayandstateof“threegenerations”detectorareintroduced.EachfeaturebetweenHgCdTeandAlGaAs/GaAsa
3、recompared.Aproposalofdevelopingimagesen2sorassemblyissuggested.Keywords:infrareddetector;focalplanearray;developingreview1引言理電路芯片集成互連耦合后,共同封裝在一個外殼紅外探測技術(shù)是信息獲取的主要手段之一,紅中,在焦平面上實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和信號處理,將各元件外系統(tǒng)的核心是紅外探測器。由于應(yīng)用的迫切需的光電信號多路傳輸至一條或幾條輸出線,以行轉(zhuǎn)移求,紅外探測器的發(fā)展非常迅速,20世紀(jì)后
4、半葉,單或幀轉(zhuǎn)移的視頻信號的形式輸出,探測器結(jié)構(gòu)大大簡元、多元線列和小規(guī)模面陣器件技術(shù)已經(jīng)成熟,廣泛化,包括電源線、驅(qū)動電路和信號輸出等全部引出線[1]應(yīng)用于軍、民各個領(lǐng)域;進(jìn)入90年代以來,已經(jīng)由分大約只需40條。其結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。立型器件發(fā)展為集成化的焦平面陣列,器件性能極大提高,促進(jìn)了整機(jī)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。實踐證明,紅外器件水平的提高和新一代器件的出現(xiàn),就會使紅外整機(jī)性能大幅提升甚至更新?lián)Q代,所以有“一代器件、一代整機(jī)、一代裝備”之說。本文對紅外探圖1分立型器件信號輸出與前放連接示意圖測器的
5、發(fā)展進(jìn)行了評述。與分立型器件相比,紅外焦平面陣列的元數(shù)可2從分立器件到焦平面陣列以提高幾個數(shù)量級,擴(kuò)展到材料和工藝技術(shù)允許的分立型紅外探測器,是指器件單獨封裝實現(xiàn)光規(guī)模。紅外焦平面陣列從結(jié)構(gòu)、制造、檢測到性能都電轉(zhuǎn)換功能,每個探測器元單獨輸出信號,再與前放發(fā)生了質(zhì)的變化,是新一代紅外探測器。等信號處理電路相連,每個器件都形成一個單獨的通道,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。作者簡介:袁繼俊(1936-),男,研究員,多年從事紅外技術(shù)研紅外焦平面陣列(IRFPA)是指大規(guī)模M×N究和科研管理工作,現(xiàn)為激光與紅外雜志主編。
6、(元)面陣型或4N或6N(元)型探測器芯片與信號處收稿日期:2006208217?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net1100激光與紅外第36卷1/2理論上信噪比可以提高(M×N),這就給原來性能較低、響應(yīng)較慢的熱探測器提供了可以做成凝視焦平面陣列用于成像在一般場合應(yīng)用的可能。用可以和電視兼容的每秒25幀成像為例,每幀時間為40ms,對于時間常數(shù)為毫秒級的熱
7、型探測器來說,凝視成像要求的時間常數(shù)已不成問題。非制冷紅外焦平面陣列目前已達(dá)640×480元,應(yīng)用最多的是160×120元、320×240元器件。其功能材料主要有:測輻射熱計型的無定型硅(a-Si)、氧化釩圖2In柱碰焊和環(huán)孔焦平面陣列結(jié)構(gòu)(VOx)和熱電型的鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鍶鋇(BST)、鉭酸鈧鉛(PST)等。目前非制冷焦平面熱像儀的NETD可達(dá)0.1℃,能滿足一般工業(yè)需要和部分中低端軍用需要。4光子探測器及其焦平面陣列紅外光子探測器一般由半導(dǎo)體材料制成,光子直接激發(fā)光敏材料的束縛電子成導(dǎo)電電
8、子,滿足一定能量的光子才能產(chǎn)生激發(fā)作用,因此光敏材料的禁帶寬度或雜質(zhì)能級決定了其響應(yīng)波長,稱響應(yīng)對圖3焦平面陣列的探測器和處理電路波長有選擇性。針對應(yīng)用最廣的三個大氣透過窗3熱探測器與非制冷焦平面陣列口,發(fā)展了1～3μm的短波紅外(SWIR)、3～5μm的熱型探測器接收紅外輻射后,輻射能引起靈敏中波紅外(MWIR)和8～14μm的長波紅外(LWIR)元溫度變化而產(chǎn)生信號,對不同波長輻射能量的響探測器。光子探測器靈敏度高,響應(yīng)快,但大多在低應(yīng)
