I henhold til klassifiseringen kan infrarøde sensorer deles inn i termiske sensorer og fotonsensorer.

Termisk sensor

Den termiske detektoren bruker deteksjonselementet til å absorbere infrarød stråling for å produsere en temperaturøkning, og deretter ledsaget av endringer i visse fysiske egenskaper. Å måle endringene i disse fysiske egenskapene kan måle energien eller kraften den absorberer. Den spesifikke prosessen er som følger: Det første trinnet er å absorbere infrarød stråling fra den termiske detektoren for å forårsake en temperaturøkning; det andre trinnet er å bruke noen temperatureffekter av den termiske detektoren for å konvertere temperaturstigningen til en endring i elektrisitet. Det er fire typer fysiske egenskapsendringer som vanligvis brukes: termistortype, termoelementtype, pyroelektrisk type og Gaolai pneumatisk type.

# Termistortype

Etter at det varmefølsomme materialet absorberer infrarød stråling, stiger temperaturen og motstandsverdien endres. Størrelsen på motstandsendringen er proporsjonal med den absorberte infrarøde strålingsenergien. Infrarøde detektorer laget ved å endre motstanden etter at et stoff absorberer infrarød stråling kalles termistorer. Termistorer brukes ofte til å måle termisk stråling. Det er to typer termistorer: metall og halvleder.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): motstandsverdi; T: temperatur; A, C, D: konstanter som varierer med materialet.

Metalltermistoren har en positiv temperaturkoeffisient, og dens absolutte verdi er mindre enn for en halvleder. Forholdet mellom motstand og temperatur er i utgangspunktet lineært, og det har sterk høytemperaturmotstand. Den brukes mest til temperatursimuleringsmåling;

Halvledertermistorer er akkurat det motsatte, brukt til strålingsdeteksjon, som alarmer, brannbeskyttelsessystemer og termisk radiatorsøk og sporing.

# Termoelementtype

Termoelement, også kalt termoelement, er den tidligste termoelektriske deteksjonsenheten, og dens arbeidsprinsipp er pyroelektrisk effekt. Et kryss bestående av to forskjellige ledermaterialer kan generere elektromotorisk kraft ved krysset. Enden av termoelementet som mottar stråling kalles den varme enden, og den andre enden kalles den kalde enden. Den såkalte termoelektriske effekten, det vil si at hvis disse to forskjellige ledermaterialene kobles til en sløyfe, når temperaturen ved de to leddene er forskjellig, vil det genereres strøm i sløyfen.

For å forbedre absorpsjonskoeffisienten er svart gullfolie installert på den varme enden for å danne materialet til termoelementet, som kan være metall eller halvleder. Strukturen kan enten være en linje eller en stripeformet enhet, eller en tynn film laget ved vakuumavsetningsteknologi eller fotolitografiteknologi. Termoelementer av enhetstype brukes for det meste til temperaturmåling, og termoelementer av tynnfilmtype (bestående av mange termoelementer i serie) brukes for det meste til å måle stråling.

Tidskonstanten til den infrarøde detektoren av termoelementtypen er relativt stor, så responstiden er relativt lang, og de dynamiske egenskapene er relativt dårlige. Frekvensen av strålingsendringen på nordsiden bør generelt være under 10HZ. I praktiske applikasjoner er flere termoelementer ofte koblet i serie for å danne en termopil for å oppdage intensiteten av infrarød stråling.

# Pyroelektrisk type

Pyroelektriske infrarøde detektorer er laget av pyroelektriske krystaller eller "ferroelektriske" med polarisering. Pyroelektrisk krystall er en slags piezoelektrisk krystall, som har en ikke-sentrosymmetrisk struktur. I naturlig tilstand faller ikke de positive og negative ladningssentrene sammen i visse retninger, og en viss mengde polariserte ladninger dannes på krystalloverflaten, som kalles spontan polarisering. Når krystalltemperaturen endres, kan det føre til at sentrum av de positive og negative ladningene til krystallen skifter, slik at polarisasjonsladningen på overflaten endres tilsvarende. Vanligvis fanger overflaten flytende ladninger i atmosfæren og opprettholder en elektrisk likevektstilstand. Når overflaten til det ferroelektriske er i elektrisk likevekt, når infrarøde stråler bestråles på overflaten, stiger temperaturen på ferroelektrisket (arket) raskt, polarisasjonsintensiteten synker raskt, og den bundne ladningen avtar kraftig; mens den flytende ladningen på overflaten endres sakte. Det er ingen endring i det indre ferroelektriske legemet.

I løpet av svært kort tid fra endringen i polarisasjonsintensiteten forårsaket av temperaturendringen til den elektriske likevektstilstanden på overflaten igjen, oppstår overflødige flyteladninger på overflaten av det ferroelektriske, som tilsvarer å frigjøre en del av ladningen. Dette fenomenet kalles den pyroelektriske effekten. Siden det tar lang tid for den frie ladningen å nøytralisere den bundne ladningen på overflaten, tar det mer enn noen få sekunder, og relaksasjonstiden for den spontane polariseringen av krystallen er veldig kort, ca. 10-12 sekunder, så pyroelektrisk krystall kan reagere på raske temperaturendringer.

# Gaolai pneumatisk type

Når gassen absorberer infrarød stråling under forutsetning av å opprettholde et visst volum, vil temperaturen øke og trykket øke. Størrelsen på trykkøkningen er proporsjonal med den absorberte infrarøde strålingseffekten, slik at den absorberte infrarøde strålingseffekten kan måles. Infrarøde detektorer laget av prinsippene ovenfor kalles gassdetektorer, og Gao Lai-røret er en typisk gassdetektor.

Fotonsensor

Foton infrarøde detektorer bruker visse halvledermaterialer for å produsere fotoelektriske effekter under bestråling av infrarød stråling for å endre de elektriske egenskapene til materialene. Ved å måle endringene i elektriske egenskaper kan intensiteten av infrarød stråling bestemmes. De infrarøde detektorene laget av den fotoelektriske effekten kalles samlet fotondetektorer. Hovedtrekkene er høy følsomhet, rask responshastighet og høy responsfrekvens. Men det må generelt fungere ved lave temperaturer, og deteksjonsbåndet er relativt smalt.

I henhold til arbeidsprinsippet til fotondetektoren kan den generelt deles inn i en ekstern fotodetektor og en intern fotodetektor. Interne fotodetektorer er delt inn i fotoledende detektorer, fotovoltaiske detektorer og fotomagnetoelektriske detektorer.

# Ekstern fotodetektor (PE-enhet)

Når lys faller inn på overflaten av visse metaller, metalloksider eller halvledere, hvis fotonenergien er stor nok, kan overflaten avgi elektroner. Dette fenomenet blir samlet referert til som fotoelektronutslipp, som tilhører den eksterne fotoelektriske effekten. Fotorør og fotomultiplikatorrør tilhører denne typen fotondetektorer. Responshastigheten er rask, og samtidig har fotomultiplikatorrørproduktet en veldig høy forsterkning, som kan brukes til enkeltfotonmåling, men bølgelengdeområdet er relativt smalt, og det lengste er bare 1700nm.

# Fotoledende detektor

Når en halvleder absorberer innfallende fotoner, endres noen elektroner og hull i halvlederen fra en ikke-ledende tilstand til en fri tilstand som kan lede elektrisitet, og øker dermed konduktiviteten til halvlederen. Dette fenomenet kalles fotokonduktivitetseffekten. Infrarøde detektorer laget av den fotoledende effekten av halvledere kalles fotoledende detektorer. For tiden er det den mest brukte typen fotondetektor.

# Fotovoltaisk detektor (PU-enhet)

Når infrarød stråling blir bestrålt på PN-krysset til visse halvledermaterialstrukturer, under påvirkning av det elektriske feltet i PN-krysset, beveger de frie elektronene i P-området seg til N-området, og hullene i N-området beveger seg til P området. Hvis PN-krysset er åpent, genereres et ekstra elektrisk potensial i begge ender av PN-krysset kalt fotoelektromotorisk kraft. Detektorer laget ved bruk av fotoelektromotorisk kraft-effekt kalles fotovoltaiske detektorer eller infrarøde detektorer.

# Optisk magnetoelektrisk detektor

Et magnetfelt påføres lateralt på prøven. Når halvlederoverflaten absorberer fotoner, diffunderes elektronene og hullene som genereres inn i kroppen. Under diffusjonsprosessen er elektronene og hullene forskjøvet til begge ender av prøven på grunn av effekten av det laterale magnetfeltet. Det er en potensiell forskjell mellom begge ender. Dette fenomenet kalles den opto-magnetoelektriske effekten. Detektorer laget av fotomagnetoelektrisk effekt kalles fotomagnetoelektriske detektorer (referert til som PEM-enheter).