枝 eSTC 4 7986 三、非制冷红外探测器 1、概述 2、非制冷红外焦平面阵列技术 电子科技大学敏感材料与传感器课程组 制作
1 三、非制冷红外探测器
三、非制冷红外探测器 986 1.概述 ◆1940年以来不断提供了多种红外探测材料和器件，有二种非制冷摄 像阵列已经受住了时间的考验：一种是使用热释电材料的测热辐射计 ,另一种是热敏电阻型测热辐射计（材料具有高的温度电阻系数）。 ◆二者均不要求致冷工作（但要求温度稳定），体积小、重量轻、易于 便携。 非制冷型 制冷型 电子科技大学敏感材料与传感器课程组制作
2 三、非制冷红外探测器 1. 概述 u 1940 年以来不断提供了多种红外探测材料和器件， 有二种非制冷摄 像阵列已经受住了时间的考验：一种是使用热释电材料的测热辐射计 ，另一种是热敏电阻型测热辐射计（材料具有高的温度电阻系数）。 u 二者均不要求致冷工作（但要求温度稳定），体积小、重量轻、易于 便携。 非制冷型 制冷型
三、非制冷红外探测器 986 1.概述 A、热释电红外探测器 1938年，提出热释电晶体可用作红外探测器 ◆1987年，美国陆军夜视实验室和国防高级技术规划局(DARPA)发起了 高密度阵列发展(HIDAD)计划，进而在1990年对交付的第一个摄像阵 列进行评估。 1992年：焦平面阵列满足了所希望的0.30℃指标，其NETD为0.08 ℃，245×328像元的阵列(Hansen等人)。器件工作在BST热释电 材料的相变点附近，使用机械扫描斩波器进行场差处理。 ◆高质量的热释电材料：无法与CMOS单片集成 电子科技大学敏感材料与传感器课程组 制作 3
3 三、非制冷红外探测器 1. 概述 A、热释电红外探测器 u 1938年，提出热释电晶体可用作红外探测器 u 1987 年，美国陆军夜视实验室和国防高级技术规划局（DARPA）发起了 高密度阵列发展 (HIDAD)计划，进而在 1990年对交付的第一个摄像阵 列进行评估。 u 1992年：焦平面阵列满足了所希望的 0.30 ℃ 指标，其NETD 为 0.08 ℃, 245×328像元的阵列（ Hansen 等人）。器件工作在 BST 热释电 材料的相变点附近，使用机械扫描斩波器进行场差处理。 u 高质量的热释电材料：无法与CMOS单片集成
三、非制冷红外探测器 986 1.概述 B、热敏电阻型红外探测器 ◆随着80年代微加工技术的日益发展，热绝缘微结构的制作成为可能；高电 阻温度系数材料（如：a-Si、氧化钒(VOx))为高灵敏提供了可能。 ◆霍尼韦尔采用的途径使用了二维V0x电阻阵列，温度每变化1℃，其电阻 率变化约为2%。 ◆VOx淀积在SgN4桥上，而桥受到读出电路(ROIC)上制作的细臂支撑。这 种结构保证了与R0IC热绝缘，是一种极有效的单元结构设计。 ◆1991年，霍尼韦尔发布了像元间距为50μm.NETD为0.1℃的红外焦平 面阵列探测器 电子科技大学敏感材料与传感器课程组 制作
三、非制冷红外探测器 1. 概述 B、热敏电阻型红外探测器 u随着80年代微加工技术的日益发展，热绝缘微结构的制作成为可能；高电 阻温度系数材料（如：a-Si、氧化钒( VOx)）为高灵敏提供了可能。 u霍尼韦尔采用的途径使用了二维 VOx 电阻阵列,温度每变化 1 ℃,其电阻 率变化约为 2％。 uVOx淀积在 S3N4 桥上，而桥受到读出电路( ROIC)上制作的细臂支撑。这 种结构保证了与ROIC热绝缘，是一种极有效的单元结构设计。 u1991年，霍尼韦尔发布了像元间距为 50μm . NETD为 0.1 ℃的红外焦平 面阵列探测器
三、非制冷红外探测器 /986 2.非制冷红外焦平面阵列技术 (1)热绝缘结构的重要性 ◆所有的热红外探测器都表现出随着敏感元 支撑腿 (即像素)温度改变而出现的某些可测量 特性的改变，这是由于像元吸收红外辐射 传感器 引起的。 信号福射 ◆各种热红外探测器的分析都首先从如何充 支撑衬底 分利用热辐射功率使敏感元温度增加幅度 最大化入手。 热红外传感器的原理 电子科技大学敏感材料与传感器课程组 制作
三、非制冷红外探测器 2.非制冷红外焦平面阵列技术 （1） 热绝缘结构的重要性 u所有的热红外探测器都表现出随着敏感元 （即像素）温度改变而出现的某些可测量 特性的改变，这是由于像元吸收红外辐射 引起的。 u各种热红外探测器的分析都首先从如何充 分利用热辐射功率使敏感元温度增加幅度 最大化入手。 热红外传感器的原理