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热探测器与光子探测器的优缺点对比

[2022/2/17]

  一、热探测器与光子探测器相比的优点:

  热红外探测器对各种波长都有响应,光子探测器只对它的长波限以下的一段波长区间有响应。

  热探测器(除低温测辐射热计外)工作时不需要冷却,光子探测器则多数需要冷却。

  二、热探测器与光子探测器相比的缺点:

  热探测器的响应度一般低于光子探测器,响应时间一般比光子探测器长。

  热探测器的性能与器件尺寸、形状,以及工艺细节等很有关系,因此,需要十分讲究工艺技巧,产品规格常不容易稳定,有点类似于薄膜型光子红外探测器。而单晶型光子探测器,无论是单晶材料的生产还是器件的制造,在物理机制方面都比较清楚,工艺也比较先进和定型,因而产品比较能够规格化。

  光子探测器属于选择性探测器。它只对具有足够能量的光子有响应,即存在一长波限。在小于长波限工作时,光电信号随波长的增大而增大。超过长波限后,光信号迅速下降到零。长波限处于紫外,可见光或波长为2-3μm的近红外波段时,红外探测器可直接在室温下工作。当长波限在4-5μm时,则需冷却到干冰温度,即195K。如果要探测器延伸到8-15μm或更长波段工作,则需冷却到液氮温度,即77K或更低温度。

  热红外探测器则属于无选择性探测器。即对不同波长的单位入射功率,有几乎相同的输出信号。但其光谱响应仍受窗口材料所限。热探测器通常在室温下即可正常工作。

  光子探测器的主要优点是探测灵敏度高,响应速度快,具有较高的响应率。但光子探测器一般需要在低温下工作,探测波段较窄。热探测器的主要优点是响应波段宽,可以在室温工作,使用简单。但热探测器由于宏观样品的加热与冷却是一个缓慢的过程,因此响应时间较长,探测灵敏度低,一般应用于低频调制的场合??梢匀衔?,前者是微妙量级,后者是毫秒量级。

  鉴于以上两种红外探测器的局限性,人们迫切需要一种即可在室温下工作,又有较高响应速度和响应度,且有一定选择性的红外探测器。同时要求该探测器可通过现有的硅微电子工艺实现。

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