1、4.8 光熱探測器 熱探測器在光電探測中也有重要地位。例如紅外、激光功率和能量的測量，都廣泛使用熱電和熱釋電探測器。 尤其是熱釋電探測器，工作時無需冷卻亦無需偏壓電源，可以室溫工作亦可高溫工作，結(jié)構簡單使用方便；從近紫外直到遠紅外的寬廣波段有幾乎均勻的光譜響應；在較寬的頻率和溫度范圍內(nèi)有較高的探測度；特別是作為10.6um激光探測有著廣闊的發(fā)展前途。4.8.1 熱探測器的一般概念熱探測器的分析模型由三部分組成：熱敏元件，熱鏈回路和大熱容量的散熱器。熱鏈回路以熱導G在散熱器和熱敏元件之間傳遞熱量，它們的熱平衡溫度為T0。當功率為P的光輻射照射熱敏元件時，假定熱敏元件的吸收系數(shù)為，那么在t時間內(nèi)吸

2、收的熱量為t ，溫度變?yōu)門0+T ，同時熱鏈回路造成的熱損耗為GTt 。于是，使熱敏元件溫度變化的熱量方程為熱敏元件的靈敏度熱探測器的時間常數(shù) 可見，高的熱靈敏度，要求盡量小的H和G。所以熱探測器的熱敏元件一般做成小面積的薄片狀態(tài)（為減小H），并采用盡量小的支架（以減小G）。同時還可以看出，好的頻率響應，要求 在H已經(jīng)很小的情況下，G又不可能做得太小，因此時間常數(shù)變得較長，實際上，時間常數(shù)在毫秒至秒之間。所以熱探測器一般是慢響應探測器。熱探測器的最小可探測功率：由于溫度起伏而引起。這個溫度起伏來源于熱敏元件與周圍熱鏈回路熱交換過程的隨機起伏。 如果對熱敏元件去掉支架，只考慮由于熱輻射而產(chǎn)生的熱

3、交換，我們可以估計一下理想熱探測器的最小可探測功率。熱敏元件向外輻射的總功率熱起伏功率（即熱噪聲功率）斯蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)4.8.2 熱敏電阻熱敏電阻由Mn、Ni、Co、Cu氧化物，或Ge、Si、InSb等半導體材料做成的電阻器，其阻值隨溫度而變化。電阻隨溫度變化的規(guī)律： 稱為熱敏電阻的溫度系數(shù), 稱為正溫度系數(shù), 稱為負溫度系數(shù)。 4.8.3 熱釋電探測器 利用熱釋電效應制成的探測器稱為熱釋電探測器。 熱釋電探測器是一個交流響應器件，它的短路熱釋電流為 A熱電晶體極板面積 熱釋電系數(shù) 熱釋電流正比于溫度的時變率。 1.電壓靈敏度RV熱釋電探測器相當于一個電容器當很低時， 這正是熱釋電探測器交

4、流響應的反映。當頻率較高時，因為隨時間常數(shù)一般為0.110s量級，故 ， 容易滿足。這時上式近似為說明，減小探測器的電容和熱容量 有利于探測器的高頻響應。 2.阻抗特性 熱釋電探測器是一種高阻抗低噪聲的電容性器件。這就要求跟隨它的前置放大器應具有高輸入阻抗，低輸入電容和低噪聲的特性。結(jié)型場效應晶體管（JFET）阻抗高，噪聲小，是制作熱釋電探測器前置放大器的理想器件。3.熱釋電材料舉例常用熱釋電材料：硫酸三月甘肽（TGS）、鈮酸鍶鋇（SBN）、鉭酸鋰（LT）、鈦酸鉛陶瓷（PT）、鈦鋯酸鉛陶瓷（PZT）等。SBN在大氣中性能穩(wěn)定，熱電系數(shù)大，響應速度快（1ns）。在光通信，雷達技術中有使用前途。PT和LT