第25卷第1期2006年2月
红外与毫米波学报
J .I nfrared M illi m .W aves
V o.l 25,N o .1
F ebrua ry ,2006
文章编号:1001-9014(2006)01-0006-04
收稿日期:2005-04-15,修回日期:2005-10-16
R eceived da te :2005-04-15,revised da te :2005-10-16
基金项目:国家/9730项目基金(G2*******)国家/8630项目基金(2002AA313040)作者简介:张永刚(1957-),男,上海市人,研究员,主要研究方向:化合物半导体光电材料与器件.
短波红外In GaAs/InP 光伏探测器系列的研制
张永刚, 顾 溢, 朱 诚, 郝国强, 李爱珍, 刘天东
(中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室,上海 200050)
摘要:采用气态源分子束外延方法及应用有源区同质结构及较薄的组分渐变In x G a 1-x A s 缓冲层,研制了波长扩展
的InG a A s/InP 光伏探测器系列,其室温下的截止波长分别约为1.9L m ,2.2L m.和2.5L m.对此探测器系列在较宽温度范围内的性能进行了细致表征,结果表明在室温下其R 0A 乘积分别为765,10.3和12.78c m 2,比室温降低100K 时其暗电流和R 0A 可改善约3个量级.瞬态特性测量表明此探测器系列适合高速工作,实测响应速度已达数十ps 量级.
关 键 词:光伏探测器;短波红外;In G aA s ;气态源分子束外延中图分类号:TN2 文献标识码:A
FAB RI CATI O N OF S HO RTWA VELEN GT H I NFR ARE D I n Ga As/I n P
PHOTOVOLTAI C DETECTOR SERI ES
ZHANG Yong -Gang , GU Y ,i ZHU Cheng , HAO Guo -Q iang , L IA -i Zhen, LI U T ian -Dong
(State K ey L abo ratory o f Functi onalM ateri a ls for Infor m ati cs ,Shangha i Instit ute ofM icrosyste m and Infor mati on Technology ,
Ch i nese A cade my o f Sciences ,Shanghai 200050,Chi na)Abstrac t :U si ng ho m o -j uncti on struc t ure and re l a ti ve th i n li near g raded In x G a 1-x A s as the bu ffer l ayer ,extended w ave -length InG aA s/InP photo detector series w ith cu t -offw ave l eng t h o f about 1.9,2.2and 2.5L m at roo m te m pera t ure w ere
g rown by usi ng GS M BE ,and their per f o r m ances over a w i de te m pe ra t ure range w ere ex tensively i nvestigated .R es u lts s how
tha t at roo m te m pe ra t ure t he ir R 0A products are 765,10.3and 12.78c m 2
respec tive l y .Coo li ng do w n 100K from room te m pe ra t ure ,about three orde rs of i m prove m ent cou l d be obta i ned for t he dark current and R 0A product .T ransient m eas -ure m ents sho w t hat those detec t o rs are quite su itab le for hi gh speed app lica ti ons ,and t he ir response speed is sco res of ps .K ey word s :photovo lta i c detector ;short w aveleng t h i n fra red ;In G aA s ;GS M BE
引言
短波红外(1~3L m )波段的光电探测器及其阵列在红外遥感
[1]
、夜视、温度测量及气体测量等方
面都有重要应用.在此波段上除碲镉汞[2]
和锑化物
外,三元系的I nG a A s 也是性能优良的的制作光电探
测器的材料.对于I nGa As ,由于其具有很好的材料稳定性及良好的抗辐照性能,并且有更成熟的材料生长和器件工艺技术可资利用,因此可以期望探测器具有更佳的表现,特别是在较高的工作温度及强辐照环境下.采用与InP 晶格匹配的In 0.53Ga 0.47As 材料制作的探测器其截止波长约为1.7L m,它们在光通信等领域已得到了广泛应用,并已充分证明了其优异性能.
为使I nGa A s 探测器的截止波长向长波方向拓展,即制作所谓波长扩展的I nG a As 探测器,就需要
增加I nGa A s 中In 的组分从而使材料的禁带宽度相应减小.例如,要将InGa A s 探测器的截止波长从1.7L m 扩展至1.9,2.2或2.5L m,就需要使In 的组分从0.53增加至0.6,0.7,或0.8,这会使I nG a A s 和InP 衬底间有+0.5%,+1.16%和+1.85%这样大的晶格失配.在此情况下为保证良好的材料质量从而防止探测器性能劣化,就必须引入合适的缓冲层结构.用氢化物气相外延(HVPE )[1,3,4,5]
或金属
有机物气相外延(MOVPE )
[6~8]
方法制作的具有不
同缓冲层及有源结构的波长扩展InGa As 探测器已有一些报道,对其性能也进行了充分评估,但采用分子束外延方法制作这样的探测器仍是一个挑战.与
1期张永刚等:短波红外In G aA s/InP光伏探测器系列的研制
HVPE和MOVPE方法相比,M BE具有更好的控制精度和在线控制手段,并也已经发展成为适合规模生产的方法.本文报道了我们采用气态源分子束外延(GS M BE)方法研制的波长扩展I nGa As/InP光伏探测器系列,其室温下的截止波长分别达到1.9L m 、2.2L m及2.5L m,并对其在很宽温度范围内的性能进行了细致表征.
1实验
研制不同截止波长的I nG a A s探测器所用外延材料是在VG Se m icon V80H GS M BE系统上生长的,探测器的有源区为同质结结构,并采用了较薄的缓冲层.整个外延结构由0.5L m低掺杂n-I nP缓冲层(掺杂浓度控制在约1@1016c m-3)、1.5L m低掺杂n-In x Ga1-x A s组分渐变缓冲层(组分x分别由0.53渐变至0.6,0.7或0.8,掺杂浓度控制在约1 @1016c m-3)、2.5L m低掺杂n-In x Ga1-x As光吸收层(组分x分别为0.6,0.7或0.8,掺杂浓度控制在约1@1016c m-3)以及0.5L m高掺杂p+I nxGa1-x As (组分x分别为0.6,0.7或0.8,掺杂浓度控制在约1@1018c m-3)帽层构成.外延生长采用掺硫的(100)正晶向n+InP衬底,其载流子浓度约2@1018 c m-3.此系统中生长的晶格匹配单层低掺杂n-I n0.53Ga0.47A s材料的室温迁移率大于5000c m2/Vs.生长好的外延片具有光亮的表面,沿<011>和<01a>方向可观察到在较大正失配情况下的典型布纹结构.探测器外延材料的结构特性采用Ph ilips X-pert四晶衍射仪进行了测量,组分值与预期相符.
生长好的探测器外延材料采用常规工艺制成台面结构的器件.首先采用光刻和湿法刻蚀制作具有不同直径的台面结构,然后用聚酰亚胺进行钝化,再采用光刻、AuB e/Au蒸发和剥离工艺制作正面电极,此后衬底经减薄抛光后蒸发AuGe N i/Au背面电极,合金化后再划成芯片进行封装测试.
探测器的响应光谱采用N ico letM agna760富利叶变换红外光谱仪测量,测量中使用CaF2分束器及Ever-G lo红外光源.测量时探测器芯片封装在铜热沉上再置于金属杜瓦瓶的冷头上,其输出信号直接输入到光谱仪的前置放大器中.由于采用了液氮制冷的杜瓦瓶,因此可以分别测量室温(制冷前)及77K(制冷后)下的响应光谱,测量时探测器均在零偏压下工作.
探测器的C-V特性在室温及1MH z的频率下进行,使用H P8240A电容仪,测量中探测器芯片采用普通TO封装.探测器在不同温度下的暗电流特性采用H P4156A精密半导体分析仪进行测量,测量中探测器芯片封装于双列直插管壳中再置于氦循环制冷机的冷头上,在此测量装置上电流测量精度可达pA级,并可在很大温度范围(10K-350K)内进行连续变温.
为了解探测器的响应速度,还采用飞秒激光器和高速取样示波器对其瞬态特性进行了测量,测量时探测器芯片封装于自制的高速S MA管壳中.测量中使用了波长为1.53L m的自锁模光纤激光器,脉冲宽度在数百飞秒量级,重复频率为数十MH z,取样示波器的频响为20GH z,测量系统的频响主要受示波器频响的限制.
2结果与讨论
图1(a)及图1(b)分别示出了探测器在77K 及室温下的相对响应光谱,探测器的光敏面直径为150L m.由图可见,对所研制的I n组分为0.6,0.7和0.8的波长扩展InGa A s光伏探测器,其室温下的峰值响应波长分别为1.86L m,2.10L m和2.36 L m,50%起峰波长分别为1.51L m,1.76L m.和1.80L m,50%截止波长分别为1.90L m,2.17L m.和2.45L m,在77K下,其峰值响应波长分别蓝移至1.68L m,1.92L m和2.12L m;50%起峰波长分别蓝移至1.42L m,1.66L m.和1.69L m,50%截止波长分别蓝移至1.72L m,1.95L m.和2.17L m;截止波长的温度系数分别为0.78n m/K,0.99nm/K和1.25nm/K.在图1的响应光谱中,中心波长约1.87 L m.和1.38L m附近的响应起伏波动清晰可见,这是由测量光路上的水汽吸收引起的.
室温下的C-V测量结果表明,对所研制的In组分为0.6,0.7和0.8的波长扩展I nGa As光伏探测器,零偏压下的电容分别为11.5pF(65nF/c m2), 8.5pF(48nF/c m2)和9.2pF(52nF/c m2),探测器的光敏面直径为150L m.测量结果中包含了管壳和引线等的分布电容约0.65pF(根据对不同光敏面直径的探测器测量得出).根据C-V测量结果,对探测器pn结光吸收层一侧的载流子浓度分布根据N= (1/q E0E r A2)[C3/(dC/dV)]和X D=E0E r A/C进行了计算,载流子浓度均在1015-1016c m-3量级,其中组分x=0.7的探测器浓度最低,这与材料生长时的掺杂条件是相符的.
图2(a)示出了探测器在室温(290K)下的反向I-V特性,图2(b)为暗电流随温度变化的测量结果,
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红外与毫米波学报25
卷
图1探测器系列在77K及300K下的相对响应光谱
测量结果
F ig.1M easured re l a ti ve response spectra of the detector
ser i es at77K and300K
温度范围在150K-350K,测量时探测器上的反向偏压为50mV,测量电流范围约7个量级,探测器光敏面直径为100L m.图3示出了探测器的R0A乘积随温度变化的测量结果,温度范围在170K-350K.表1中汇总了室温(290K)及热电制冷可达到的温度(210K)下的主要测量结果,其中探测器的峰值探测率是根据实测的R0A并假定探测器的外量子效率为0.7得出的计算值.
由图2(a)可见,对不同I n组分的波长扩展I n-G a As光伏探测器,其暗电流随温度的变化表现出相似的特性,但随I n组分的增加暗电流增加明显,特别是在在较高的反偏压下.对x=0.7和x=0.8两种探测器,其暗电流和R0A值在低偏压下均十分接
表1探测器系列在290K及210K下的测量结果(暗电流测量反向偏压为50mV,D*K为计算值) Table1M easu red perfor m an ce of the de tector series at 290K and210K(D ark curren t is m easured at
revise b ias of50mV,D*K is a ca lcu l ated value)
T K I D
nA
R0
8
R
A
8c m2
D*K
c mH z1/2/W
x=0.6290 3.289.73M765 2.28E11 2100.0097 5.14G404K 5.58E12 x=0.7290199131K10.3 3.0E10
2100.33859.8M 4.70K7.2E11 x=0.8290151162K12.7 3.7E10
2100.54539.7M 3.12K 6.6E11近,x=0.8的器件甚至稍优于x=0.7,注意到在材料生长时对x=0.8的探测器S i掺杂浓度稍高,这表明对于工作于零偏压下的光伏探测器,适当提高光吸收层的掺杂浓度是有利的,这也与我们的理论分析相符,对于由不同组分材料构成的不同截止波长的探测器,其暗电流特性及其产生机制有一定区别,但在室温及热电制冷温区与材料的禁带宽度相关联的热激发暗电流仍起主导作用,由图2(b)的测量结果得出,在210K-350K温度范围内,对I n 组分为0.6,0.7和0.8的波长扩展I nG a A s光伏探测器,其暗电流的热激活能分别为0.488e V,0.447 e V和0.404e V,这与其材料的禁带宽度减小是一致的.由测量结果可以看出,此类探测器随温度降低其性能改善十分明显,探测器工作温度比室温降低100K时其暗电流和R0A约可改善3个量级,因此热电制冷对改善其性能是十分有效的.随着温度继续降低,其特性改善逐渐趋缓,表明此后缺陷辅助隧穿机制将逐步起主导作用
.
图2探测器系列在室温下的I-V特性(a)及在50mV 反偏压下的暗电流随温度的变化(b)
F i g.2M easured room temperat ure I-V character i stics(a)
and dark current versus te m pera t ure at reverse bias of 50mV(b)o f the detector ser i es
对所研制的波长扩展InGa A s光伏探测器系列的瞬态响应测量测量表明,此类探测器可具有很高的频率响应,其响应速度与常规的光通信波段器件相当.图4为一组分为x=0.8的探测器的瞬态响应
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1期张永刚等:短波红外In G aA s /InP 光伏探测器系列的
研制
图3 探测器系列的R 0A 乘积随温度变化的测量结果F ig .3 M easured dark curren t v ersus te m pe ra t ure o f the detec t o r ser i es at reverse bias o f 50
mV
图4 x=0.8(室温截止波长约2.5L m )的波长扩
展InG a A s /InP 探测器在室温下的瞬态特性测量结果.F ig .4 M easured room te mperature transi ent response o f a x=0.8In G aA s/InP w ave length ex tended detector (cut -out wave l eng t h about 2.5L m at room te m pe ra -t u re).
示波器照片,此探测器的光敏面直径为50L m,器件工作在1V 反偏压下.由图可见,此器件瞬态响应上升时间为28ps ,F WHM 为53ps ,扣除测量系统的频响后,探测器的频响可达10GH z .
3 结论
采用GS MBE 方法,用有源区同质结构及较薄
的组分渐变缓冲层研制了波长扩展InGa As 光伏探测器系列,其室温下的截止波长分别约为1.9L m,2.2L m .和2.5L m,R 0A 乘积为765,10.3和12.78c m 2
.对此探测器系列的温度特性进行了测量表征,结果表明此类探测器十分适合在室温及热电制冷条件下工作,热电制冷温度下其性能可大为改观.瞬态特性测量结果表明此探测器系列可在高速下工作,实测响应速度已达数十ps 量级.
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红外探测技术及红外探测器发展现状 中国安防行业网2014/7/25 14:10:00 关键字：红外,探测技术,发展现状浏 览量：6731 一、技术现状 红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。 其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟，甚至可以分析物质的分子组成； 远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。 只有近红外，由于其强度小，穿透力一般，故长期以来没有引起重视，只是近些年来才成为研究热点，因为用近红外技术可以做某些成分的定量检测，最关键的是还不必破坏试样。 （一）技术优势 红外技术有四大优点：环境适应性好，在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光；隐蔽性好，不易被干扰；由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；红外系统的体积小，重量轻，功耗低。 （二）制约因素 目标的光谱特性；探测系统的性能；目标和探测口之间的环境和距离——这三大因素是红外技术发展过程中需要解决的主要问题。例如：为充分利用大气窗口，探测器光谱响应从短波红外扩展到长波红外，实现了对室温目标的探测；探测器从单元发展到多元，从多元发展到焦平面，上了两大台阶，相应的系统实现了从点源探测到目标热成象的飞跃；系统从单波段向多波段发展；发展了种类繁多的探测器，为系统应用提供了充分的选择余地。 （三）国内领先技术 红外探测器芯片一直受制于西方政府和供应商。为打破国外技术垄断，2012年4月，高德红外用2.4亿元超募资金实施“红外焦平面探测器产业化项目”。2014年2月25日，高德红外公告，公司“基于非晶硅的非制冷红外探测器”项目成果已获湖北省科技厅鉴定通
收稿日期：2009-03-30；修订日期：2009-05-08 基金项目：国家自然科学基金资助项目（60806010） 作者简介：姜俊伟（1986-），男，安徽阜阳人，硕士生，主要研究方向为光电探测器集成电路设计。Email:lxjjw2003@https://www.doczj.com/doc/fc14249693.html, 导师简介：赵毅强(1964-)，男，河北辛集人，教授，博士，主要从事集成电路设计和红外系统方面的研究。Email:yq_zhao@https://www.doczj.com/doc/fc14249693.html, 第38卷第5期 红外与激光工程2009年10月 Vol.38No.5 Infrared and Laser Engineering Oct.2009 红外探测器高性能读出电路的研究 姜俊伟，赵毅强，孟范忠，郭 莹 （天津大学电子信息工程学院专用集成电路设计中心，天津300072） 摘 要：设计了一种高性能电容反馈跨阻放大器（CTIA ）与相关双采样电路（CDS ）相结合的红外 探测器读出电路。该电路采用CTIA 电路实现对微弱电流信号的高精度读出，并通过CDS 电路抑制 CTIA 引入的固定模式噪声（FPN ），最后采用失调校正技术减小CDS 引入的失调，从而减小了噪声对电路的影响，提高了读出电路的精度。采用特许半导体(Chartered)0.35μm 标准CMOS 工艺对电路进行流片，测试结果表明：在20pA ～10nA 范围内该电路功能良好，读出精度可达10bit 以上，线性度达 97%，达到了设计要求。该读出电路可用于长线列及面阵结构红外探测系统。 关键词：电容反馈跨阻放大器；相关双采样电路； 固定模式噪声； 失调校正技术 中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2009)05-0787-05 High performance readout integrated circuit for IR detectors JIANG Jun 蛳wei,ZHAO Yi 蛳qiang,MENG Fan 蛳zhong,GUO Ying (ASIC Design Center,School of Electronic and Information Engineering,Tianjin University ，Tianjin 300072，China) Abstract:A kind of readout integrated circuit (ROIC)for long linear IR detectors,composed of capacitor feedback trans 蛳impedance amplifier (CTIA)and correlated double sample (CDS)circuit,was proposed.The readout accuracy of weak current signal was obviously improved by the CTIA circuit.Besides,in order to reduce the fixed patten noise (FPN)induced by CTIA,CDS circuit with offset calibration technique was utilized.By employing the above techniques,the influence of noise on this circuit was greatly reduced.Meanwhile the precision of the ROIC was improved.The final ROIC chip was fabricated with Chartered 0.35μm standard CMOS processing.Test results show that the readout accuracy could reach up to 10bit during the current varied from 20pA to 10nA,and the linearity could reach up to 97%,which was in perfect accordance with the specification.The ROIC could be applied in long linear and staring array IR detectors systems. Key words:CTIA; CDS; FPN; Offset calibration technique 0引言 近年来，红外探测系统被广泛地应用于工业控制、医疗诊断、环境监测、资源探测、军事侦察和航空 航天等领域[1]，集成化、微型化红外探测系统正成为发展趋势。由于红外探测器输出信号十分微弱，读出电路的性能优劣直接影响系统的灵敏度和动态范围，因此，宽探测范围下微弱信号的高精度读出是红外探
中远红外探测器发展动态 1 红外光电探测器的的历史 红外探测成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用按照探测过程的物理机理，红外探测器可分为两类即热探测器和光电探测器。光电探测器的工作原理是目标红外辐射的光子流与探测器材料相互作用，并在灵敏区域产生内光电效应。因具有灵敏度高、响应速度快的优点，光电探测器在预警、精确制导、火控和侦察等红外探测系统中得到广泛应用。 红外焦平面阵列可探测目标的红外辐射，通过光电转换、电信号处理等手段，可将目标物体的温度分布图像转换成视频图像，是集光、机、电等尖端技术于一体的红外光电探测器H。目前许多国家，尤其是美国等西方军事发达国家，都花费大量的人力、物力和财力进行此方面的研究与开发，并获得了成功。红外光电探测器研究从第一代开始至今已有40余年历史，按照其特点可分为三代。第一代(1970s～1980s)主要是以单元、多元器件进行光机串／并扫描成像，以及以4×288为代表的时间延迟积分(TDI，time delay integration)类扫描型(scanning)红外焦平面列阵。单元、多元探测器扫描成像需要复杂笨重的二维、一维扫描系统结构，且灵敏度低。第二代红外光电探测器是小、中规格的凝视型(staring)红外焦平面列阵。M×N凝视型红外焦平面探测元数从1元、N元变成M×N元，灵敏度也分别从l与N1/2增长M×N1/2倍和M1/2。而且，大规模凝视焦平面阵列，不再需要光机扫描，大大简化整机系统。 目前，正在发展第三代红外光电探测器。探测器具有大面阵、小型化、低成本、双色(two-color)与多色(multi-color)、智能型系统级灵巧芯片等特点，并集成有高性能数字信号处理功能，可实现单片多波段融合高分辨率探测与识别。因此，本文将重点综述三代红外光电探测器的材料体系及其研究现状，并分析未来红外光电探测器的材料选择及发展趋势。 2 三代探测器的材料体系与发展现状 红外光电探测器的材料很多，但真正适于发展三代红外光电探测器，即响应波段灵活可调的双色与多色红外焦平面列阵器件的材料则很少。目前，主要有传统的HgCdTe和QWIPs，以及新型的二类SLs和QDIPs，共四个材料体系。作为
芯片红外焦探测器 根据红外焦平面阵列芯片的组成方式红外焦平面探测器的渎出电路和信号处理电路通常集成在同一硅片上，要求读出电路具有高电荷容量、高转移效率、低噪声和低功耗。读出电路最常用的KEMET有CCD和CMOS两种工艺。CCD工艺的优点是响应均匀、噪声低；CMOS工艺的优点是转移注入效率高、抑制红外(直流）背景能力强、响应动态范围大、功耗小（工作电压低）、漏电流小、速度快、集成度更高、外引线更少，成品率高、成本更低，易于与红外探测器芯片工艺集成等，因此CCD与CMOS T艺成为红外焦平面探测器读出电路的主要工艺方法。信号处理电路功能包括增益控制、背景抑制、抗光晕等。而红外焦平面探测器应用中还要进行的非均匀校正、盲元填充等功能要由其他外围电路去完成。 一：红外焦平面探测器的介绍： 将红外辐射能转换为电能或其他物理量的器件称为红外探测器。红外探测器 分为红外光量子探测（光电伏特效应，光伏型）和热探测（热电效应，最常见光导型）二类，当前高性能红外焦平面探测器主要是量子效率较高的光伏型探测器。根 据大气对红外辐射透射率窗口，TDK电感红外探测器覆盖的红外波段为短波、中波、长波和超长波。 从1956年开始，以美国生产非制冷的硫化铅红外探测器（工作波段1～3μm）为导引的“响尾蛇”空空导弹为标志，红外探测器的军事应用进入了飞速发展阶段。首先是对化铅探测器进行制冷，大大提高了探测灵敏度；相继又出现了锑化铟、碲 镉汞等多种新材料、多响应元及不同排列方式（线列、面阵）等构成多品种的实用 均红外探测器，冉加适当的光机电扫描获得红外图像信息，实现了全天时昼夜红外 成像，于红外成像侦察、成像制导等武器装备，可实时获取战场情报、对来袭目标 告警，并大大提高武器打击精度，是带动现代战争模式变革的主要技术因素之一。 随着探测器像元规模的断扩大，需要的信号放大和处理电路（一般在非制冷环境） 数量也越来越多，其引线数、体积、重量、耗电量、参数一敛性和可靠性等因素使 得探测器像元不得不控制在一定的围内（一般在200元以下），严重制约了红外探
红外技术的发展现状与发展趋势 第一部分红外技术的发展及主要应用领域 红外技术的发展 1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太阳光的能量分布发现了红外辐射，从那时起，人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中，以下事件具有重要意义： 上世纪70年代，热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。 上世纪末以焦面阵列（FPA）为代表的红外器件被成功地应用。 红外技术的核心是红外探测器。 红外探测器 单元红外探测器：如InSb（锑化铟）、HgCdTe（碲镉汞）、非本征硅，以及热电等探测器。 线列：以60元、120元、180元和256元等，可以拼接到1024元甚至更多元。 4N系列扫描型焦平面阵列：如211所的研制生产的4x288。 凝视型焦平面阵列(IRFPA)： 致冷型256x256、320x240、384x288，更大规模的如640x512，1024×1024和1280×720 元阵列也已有了； 非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中，384x288、640x480也已开始应用。 红外探测器按其特点可分为四代： 第一代（1970s－80s）：主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像； 第二代（1990s－2000s）：是以4x288为代表的扫描型焦平面； 第三代：凝视型焦平面； 第四代：目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段探测与识别能力。 目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计，根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。 非制冷焦平面阵列探测器的发展，其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域，真正实现了小型化、低价格和高可靠性，成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。 氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功，目前其专利授权BAE、L-3/IR、 FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的 CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功，目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。 目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力，其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握，日本和以色列则由美国取得技术许可，在其国内生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制，如大家遇到的帧频限制。
量子阱红外探测器（QWIP）调研报告 信息战略中心（2007.07.12） 引言 (2) 1、量子阱红外探测器的原理 (3) 1.1量子阱红外探测器基本原理简介 (3) 1.2QWIP的几种跃迁模式 (4) 1.3量子阱结构的选择 (6) 1.4QWIP的材料选择 (7) 1.5入射光的耦合 (9) 1.6QWIP的性能参数 (11) 1.7 量子阱周期数对器件性能的影响[9] (12) 1.8QWIP的抗辐射机理与方法 (13) 参考文献： (17) 2、量子阱红外探测器的制备方法 (19) 2.1直接混杂法制备红外探测器焦平面阵列像元 (19) 3、量子阱红外探测器的国内外主要应用 (22) 3.1红外探测器分类 (22) 3.2红外探测器发展历程 (23) 3.3红外探测器基本性能参数 (23) 3.4各种焦平面阵列（FPA S）的性能比较 (25) 3.5红外成像系统的完整结构 (26) 3.5.1 焦平面结构 (27) 3.5.2 读出电路 (27) 3.6QWIP探测器实例分析 (29) 3.7QWIP的应用领域及前景分析 (31) 参考文献： (33)
引言 半导体量子阱(Qw)、超晶格(SL)材料是当今材料科学研究的前沿课题，被比喻为实验中的建筑学，即以原子为最小砌块的微观建筑学。它所产生的人工晶体，其性质可人为改变控制，它比通常意义上的晶体材料具有巨大的优越性和发展前景。它的一个极有前途、极为重要的应用领域是新型红外探测器，即第三代红外焦平面量子阱探测器。量子阱新材料是发展新型红外探测器的先导。 红外焦平面探测器是从单元和线阵基础上发展起来的第三代红外探测器，它标志着热像技术已从“光机扫描”跃进到“凝视”这个高台阶，从而使热像系统的灵敏度、可靠性、功能容量及实时性等都获得无以伦比的瞩目进步。众所周知，探测器是决定红外系统属性的主要矛盾，基于红外焦平面探测器的问世，它与信号读出处理电路一体化的成功，以及长寿命闭环斯特林致冷器的实用化，使红外焦平面探测器在以下重要领域得到重要应用或正在考虑其应用： ①空间制导武器。如用焦平面探测器导引头拦截卫星； ②红外预警卫星及机载红外预警系统； ③巡航导弹、地地导弹、空地导弹、防空导弹、海防导弹及反舰导弹的红外制导系统的基本组成； ④地基(包括舰艇平台)红外制导站及红外搜索，跟踪系统； ⑤小型导弹制导及夜间瞄准； ④坦克、飞机、舰艇等运载工具的夜间观测、目标瞄准、自动跟踪等。 红外焦平面探测器早期实用的是Pbs，现在的重点是碲镉汞，Si：Pt及半导体量子阱焦平面探测器。其中半导体量子阱焦平面探测器，在五年内接近走完了碲镉汞(MCT)探测器30年的历程，现在虽然在探测度指标上还不如MCT，但经过进一步的攀登，这种完全靠科学家、计算机的，由MBE或MOCND技术制造的新一代焦平面器件可能成为现代国防的复眼。无疑，今后哪个国家能抢占这个高地，这将在各国国防力量的对比方面产生重要的影响。
3 量子阱器件的应用 3 . 1 量子阱红外探测器 量子阱红外探测器(QWIP)是20世纪90年代収展起来的高新技术。与其他红外技术相比,QWIP具有响应速度快、探测率与HgCdTe探测器相近、探测波长可通过量子阱参数加以调节等优点。而且,利用MBE 和MOCVD等先迚工艺可生长出高品质、大面积和均匀的量子阱材料, 容易做出大面积的探测器阵列。正因为如此,量子阱光探测器,尤其是红外探测器受到了广泛关注。QWIP是利用掺杂量子阱的导带中形成的子带间跃迁, 幵将从基态激収到第一激収态的电子通过电场作用 形成光电流这一物理过程,实现对红外辐射的探测。通过调节阱宽、垒宽以及AlGaAs中Al组分含量等参数, 使量子阱子带输运的激収态 被设计在阱内(束缚态) 、阱外(连续态)或者在势垒的边缘或者稍低于势垒顶(准束缚态),以便满足不同的探测需要,获得最优化的探测灵敏度。 因此,量子阱结构设计又称为“能带工程”是QWIP最关键的一步。另外,由于探测器只吸收辐射垂直与阱层面的分量,因此光耦合也是QWIP的重要组成部分。基于QWIP焦平面阵列研制出的成像系统, 已经被广泛地应用于军事、工业、消防等领域,其小型化、便捷化的特点受到了人们的青睐。 (1)军事方面,QWIP在武器精确制导、战场监视与侦察、搜索和自动跟踪、探测地雷等方面都有广泛的应用。(2)工业方面,QWIP可要用于各种设备的故障检测和产品的质量检测。例如高压输电线路故障的检测十分困难, 可以利用量子阱红外探测器阵列制成的红外相机,从直升 机上对故障収生的位置迚行准确定位。产品的无损探伤及质量鉴定可以借助 QWIP,这主要是指金属、非金属材料及其加工部件。另外,在金属焊接部件的质量鉴定方面,无需对样品迚行解剖和取样,就可以方便地查出
红外探测器的原理特点与安装 前言 红外探测器是防盗报警系统中最关键的组成部分，直接决定系统的灵敏性与稳定性，是整个系统品质的保障。中国安防厂商在这些年来，无论在技术的掌握与生产能力的提升上，均有明显的改善，这得归功于中国厂商不断吸收外商的产品设计和生产技术，并致力于降低成本，使中国安防产品开始得到工程商们的认同，加上低价对于甲方有着重要的吸引力，使得国产品在市场上成长迅速。虽然国产品的品质仍与进口产品有段差距，但在用户对安防产品不熟悉的情况下，中国安防产品仍极具竞争优势。 许多外国厂商也承认，以前外商大幅依靠技术优势来应对中国国产品的成本优势，但近年来差距已经缩小，优势渐减，可见中国厂商在技术上已经逐步赶上国外厂商，部分厂商更具有创新能力，推出具特色的产品，使得中国安防产品的水准大幅提高。这个现象主要来自许多厂商对于品牌意识与产品质量的重视，加大了投资与研发力度。 红外探测器的原理及特点 人体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出特定波长10gm左右的红外线，被动红外探测器就是靠探测人体发射的10gm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10gm左右的红外线通过菲涅尔滤 光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1?被动红外探测器是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10gm 左右的红外辐射必须非常敏感。 2?为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 3?其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而且制成的两个电极化方 向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 4 ? 一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元 接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而报警。 被动红外深测器优缺点 优点：本身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好，价格低廉。 缺点：容易受各种热源、阳光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探测器接收；易受射频辐射的干扰；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 如何正确安装与使用被动红外探测器 被动红外探测器是一种在安防工程中使用极为普遍的一类探测器。但要其正常使用，既要防止漏报， 又要减少误报，主要是将误报现象降到最低的限度。要做到这一点，必须首先要了解被动红外探测器的一些基本概念
红外探测器 设计研发部-平 一、红外探测器市场以及应用领域 红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。近红外，由于其包含氢氧键、碳氢键、碳氧键等功能键的特征吸收线。大气中的水气、二氧化碳、大气辉光等也集中在这个波段。特有的光谱特性使得短波红外探测器可以在全球气候监测、国土资源监测、天文观测、空间遥感和国防等领域发挥重大作用。红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。随着红外探测技术的飞速发展，红外探测器在军事、民用等诸多领域都有着日益广泛的应用。作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。 小型红外探测器是受价格驱动的商品市场，而中型和大型阵列探测器则是受成本和性能驱动的市场，并且为新产品提供了差异化的空间。但是在每种红外探测器技术（如热电/热电偶/微测辐射热计）之间存在着巨大的障碍。由于这些技术都是基于不同的制造工艺，如果没有企业合并或收购，很难从一种技术转换到另外一种技术。 红外探测器已进入居民日常安防中，其中主动式红外探测器遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线形防，现在
已经从最初的单光束发展到多光束，而且还可以双发双收，最大限度地降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163. 5亿美元，复合年均增长率为7. 71%。 红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。非致冷探测器目前主要是非晶硅、氧化钒和InGaAs等探测器，致冷型探测器主要包括碲镉汞三元化合物、量子阱红外光探测器H类超晶格等。 在过去的几十年里，大量的新型材料、新颖器件不断涌现，红外光电探测器完成了第一代的单元、多元光导器件向第二代红外焦平面器件的跨越，目前正朝着以大规模、高分辨力、多波段、高集成、轻型化和低成本为特征的第三代红外焦平面技术的方向发展。 二、焦平面红外探测器应用现状 热探测器的应用早于光子探测器。热探测器包括热释电探测器、温差电偶探测器、电阻测辐射热计等。热探测器具有宽谱响应、室温工作的优点，但是它响应时间较慢、高频时探测率低，目前主要应用于民用领域。光子探测器是基于光电效应制备的探测器，通过配备致冷系统，具有高量子效率、高灵敏度、低噪声等效温差、快速响应等优点。在军事领域，光子探测器占据主导地位。常用的光子探测器有
红外探测器 一、简介 红外探测器(Infrared Detector)是能把接收到的红外辐射能转换成一种便于计量的物理量的器件,将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。 红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出
大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。 二、发展历史 1800年，F.W.赫歇耳在太阳光谱中发现了红外辐射的存在。当时，他使用的是水银温度计，即最原始的热敏型红外探测器。 1830年，L.诺比利利用当时新发现的温差电效应(也称塞贝克效应)，制成了一种以半金属铋和锑为温差电偶的热敏型探测器。称作温差电型红外探测器(也称真空温差电偶)。其后，又从单个温差电偶发展成多个电偶串联的温差电堆。 1880年，S.P.兰利利用金属细丝的电阻随温度变化的特性制成另一种热敏型红外探测器,称为测辐射热计。1947年,M.J.E.高莱发明一种利用气体热膨胀制成的气动型红外探测器（又称高莱管）。 在40年代，又用半导体材料制作温差电型红外探测器和测辐射热计，
使这两种探测器的性能比原来使用半金属或金属时得到很大的改进。半导体的测辐射热计又称热敏电阻型红外探测器。热敏电阻型红外探测器：用氧化物半导体制成很小的薄片，表面涂黑。当薄片吸收红外辐射而温度升高时，电阻发生变化，用电阻的改变量度量红外辐射的强弱。 60年代中期，出现了热释电型探测器。它也是一种热敏型探测器。 三、类别及基本原理 不同种类的物体发射出的红外光波段是有其特定波段的，该波段的红外光处在可见光波段之外。因此人们可以利用这种特定波段的红外光来实现对物体目标的探测与跟踪。将不可见的红外辐射光探测出并将其转换为可测量的信号的技术就是红外探测技术。 热效应探测器：热效应探测器吸收红外辐射后，温度升高，可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化，自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。
一种可吸收垂直入射光的管状量子阱红外探测器 王晗1,2，李世龙1，甄红楼1，李梦瑶1,2，聂晓飞1,2，黄高山3，梅永丰3*，陆卫1* (1.中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海200083； 2.中国科学院大学，北京100049； 3.复旦大学材料科学系，上海200433) 摘要：基于传统的光刻和化学湿法腐蚀工艺，通过卷曲技术，提出一种三维管状量子阱红外探测器。该管状器件相比于未卷曲的平面器件，在垂直入射光照下，展现了优良的暗电流、黑体响应和光电流响应率特性曲线。当工作温度60 K，偏置电压0.45 V时，管状器件峰值响应率为20.6 mA/W，峰值波长3.62 μm，最大量子效率2.3%。从几何光学的角度分析了管状器件的垂直光吸收原理，进而揭示了一种特殊的光耦合方式。最后，进一步测试了不同角度入射光照射下的光电流响应率谱。由于微管的近似圆形对称性，器件具有很宽的视角，有助于红外探测系统的设计。 关键词：卷曲微管；红外探测器；量子阱；光耦合 中图法分类号：TN362 文献标示码：A 引言 量子阱红外探测器(quantum well infrared photodetector, QWIP)作为20世纪90年代发展起来的第三代红外探测器，具有材料生长工艺成熟、器件均匀性好、光响应速度快及波长连续可调等优点[1-2]，在国防、航空航天、天文观测和民用领域等有广阔的应用前景[3]。QWIP 基于量子阱的子带跃迁，即在吸收外界光子后电子从阱内的基态跃迁到第一激发态进而形成光电流来实现红外探测。由于量子阱的一维限制结构（电子在材料生长方向上受限），只有电场分量沿着量子阱生长方向的入射光才能被其吸收[4]。因此，QWIP存在着如何耦合外界光的问题。图1(a)为最简单的光耦合方式——布儒斯特角耦合[5]，器件响应和量子效率非常低；图1(b)为45o边耦合[6-7]，即入射光从器件边缘打磨出的45o斜面入射，这种方式不适用于大规模的焦平面阵列；此外，在器件表面制作出金属或介质光栅、随机发射层或波纹层后，器件可以实现光栅耦合[8-10]、随机反射耦合[11]或波纹耦合[12]，如图1(c)、1(d)和1(e)所示。由于QWIP的子带跃迁工作模式，其量子效率较带间跃迁红外探测器偏小。因此，为提高QWIP的量子效率，一些具有电磁共振效果的光耦合结构被广泛采用。图1(f)展示了一种光子晶体耦合结构[13]，它可以实现器件的窄带增强响应；图1(g)和1(h)分别为金属二维孔洞阵列耦合结构[14]和金属-绝缘体-金属微腔耦合结构[15]，同样可以提高器件的量子效率。值得指出的是，由于利用耦合结构的共振模式，这些QWIP只能实现窄带的响应增强。我们提出一种管状的量子阱红外探测器(tubular QWIP)，其无需额外的结构就能直接吸收垂直入射光，并具有宽视角和宽频率的响应特点[16]。 本工作介绍了三维管状量子阱红外探测器件的设计和制备，给出了该器件在60 K温度下的暗电流、黑体响应和光电流响应等电学测试结果，并从几何光学的角度理解了器件吸收垂直入射光的基本原理，最后探索了器件在不同入射角下的光电流谱。 ____________________________ 基金项目: 国家自然科学基金(51322201, 61575213), 上海市科学技术委员会(14JC1400200) Foundation items: Natural Science Foundation of China (51322201, 61575213), Shanghai Municipal Science and Technology Commission (14JC1400200) 作者简介(Biography):王晗(1986-), 男, 湖北随州人, 博士研究生, 主要研究领域为三维量子阱红外探测器. E-mail:
量子阱红外探测器（ QWIP ）调研报告 信息战略中心（） 引言 ............................................................................................... 错误 ! 未定义书签。 1、量子阱红外探测器的原理 ..................................................... 错误 ! 未定义书签。 量子阱红外探测器基本原理简介 .......................................... 错误 ! 未定义书签。QWIP 的几种跃迁模式 ........................................................... 错误 ! 未定义书签。量子阱结构的选择 .................................................................. 错误 ! 未定义书签。QWIP 的材料选择 ................................................................... 错误 ! 未定义书签。 入射光的耦合 ......................................................................... 错误 ! 未定义书签。QWIP 的性能参数 ................................................................... 错误 ! 未定义书签。 量子阱周期数对器件性能的影响 [9] ................................. 错误 ! 未定义书签。 QWIP 的抗辐射机理与方法 .................................................. 错误 ! 未定义书签。参考文献： ................................................................................ 错误 ! 未定义书签。 2、量子阱红外探测器的制备方法 ............................................. 错误 ! 未定义书签。 直接混杂法制备红外探测器焦平面阵列像元 ...................... 错误 ! 未定义书签。 3、量子阱红外探测器的国内外主要应用 ................................. 错误 ! 未定义书签。 红外探测器分类 ...................................................................... 错误 ! 未定义书签。 红外探测器发展历程 .............................................................. 错误 ! 未定义书签。 红外探测器基本性能参数 ..................................................... 错误 ! 未定义书签。 各种焦平面阵列（ FPA ）的性能比较 .................................. 错误 ! 未定义书签。 S 红外成像系统的完整结构 ...................................................... 错误 ! 未定义书签。 焦平面结构 ........................................................................... 错误 ! 未定义书签。 读出电路 ............................................................................... 错误 ! 未定义书签。QWIP 探测器实例分析 ........................................................... 错误 ! 未定义书签。 QWIP 的应用领域及前景分析 .............................................. 错误 ! 未定义书签。参考文献： ................................................................................ 错误 ! 未定义书签。
量子阱红外探测器Q W I P 调研报告 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
量子阱红外探测器（Q W I P）调研报告 信息战略中心 引言 ............................................................................................................................................. 1、量子阱红外探测器的原理................................................................................................ 量子阱红外探测器基本原理简介........................................................................................ QWIP的几种跃迁模式........................................................................................................... 量子阱结构的选择 ................................................................................................................... QWIP的材料选择 .................................................................................................................... 入射光的耦合............................................................................................................................ QWIP的性能参数 .................................................................................................................... 量子阱周期数对器件性能的影响[9] ............................................................................... QWIP的抗辐射机理与方法................................................................................................. 参考文献：.................................................................................................................................. 2、量子阱红外探测器的制备方法....................................................................................... 直接混杂法制备红外探测器焦平面阵列像元 ................................................................. 3、量子阱红外探测器的国内外主要应用.......................................................................... 红外探测器分类........................................................................................................................ 红外探测器发展历程............................................................................................................... 红外探测器基本性能参数..................................................................................................... 各种焦平面阵列（FPA S）的性能比较 ..............................................................................
红外焦平面探测器普及知识 红外焦平面阵列（IR FPA）技术已经成为当今红外成像技术发展的主要方向。红外焦平面阵列像元的灵敏度高，能够获取更多的信息以及更高的可变帧速率。红外焦平面阵列探测器对入射的红外能量进行积分，然后产生视频图像，经过调节后被提供给视频显示器，以供人观察。焦平面阵列每个像元的输出是一种模拟信号，它是与积分时间内入射在该元件上的红外能量成正比的。但是由于制造工艺和使用环境的影响，即使对温度均匀的背景，焦平面背景中所有像元产生的输出信号也是不一致的，即红外焦平面阵列器件的非均匀性（Nonuniformity,NU）。为了满足成像系统的使用要求，需要对红外焦平面阵列探测器进行非均匀性校正。 从生产工艺而言，单纯从提高焦平面阵列质量的角度来降低其非均匀性，不仅困难而且造价昂贵。因此，通过校正算法减小非均匀性对红外焦平面阵列成像质量的影响，提高成像质量，不仅是必须的，同时具有很高的经济价值和应用价值。目前，对红外图像质量的改善，一般是根据红外焦平面阵列对于温度响应的不一致性，采用非均匀性校正的方法，提高红外图像的质量。主要有两类校正方法：基于红外参考辐射源的非均匀性校正算法和基于场景的自适应校正方法。在实际应用中，普遍采用的是基于红外参考辐射源定标的校正方法。但是，采用参考辐射源定标的校正方法校正的红外图像，因红外焦平面阵列器件由于长时间的工作，受到时间、环境等因素的影响，红外图像质量逐渐下降，出现类似细胞状和块状的斑纹，影响了红外图像的质量。所以，需要在基于参考辐射源定标的校正方法的基础上，对于红外图像的质量进行改善。 国内外现状和发展趋势 自然界的一切物体，只要其温度高于绝对零度，总是在不断地辐射能量。红外热成像技术就是把这种红外热辐射转换为可见光，利用景物本身各部分温度辐射与发射率的差异获得图像细节，将红外图像转化为可见图像。利用这项技术研制成的装置称为红外成像系统或热像仪。用热像仪摄取景物的热图像来搜索、捕获和跟踪目标，具有隐蔽性好、抗干扰、易识别伪装、获取信息丰富等优点。因此，红外热成像技术在海上救援、天文探测、遥感、医学等各领域得到广泛应用。 红外热成像系统可以分为制冷和非制冷两种类型，制冷型有第一代和第二代之分，非制冷型可分为热释电摄像管和热电探测器阵列。第一代热成像系统主要由红外探测器、光机扫描器、信号处理电路和视频显示器组成，其中红外探测器是系统的核心器件，一般是分离式探测器。这种
被动红外与主动红外探测器的原理及优缺点 红外探测器是防盗报警系统中最关键的组成部分，直接决定系统的灵敏性与稳定性，是整个系统品质的保障。中国安防厂商在这些年来，无论在技术的掌握与生产能力的提升上，均有明显的改善，这得归功于中国厂商不断吸收外商的产品设计和生产技术，并致力于降低成本，使中国安防产品开始得到工程商们的认同，加上低价对于甲方有着重要的吸引力，使得国产品在市场上成长迅速。虽然国产品的品质仍与进口产品有段差距，但在用户对安防产品不熟悉的情况下，中国安防产品仍极具竞争优势。 许多外国厂商也承认，以前外商大幅依靠技术优势来应对中国国产品的成本优势，但近年来差距已经缩小，优势渐减，可见中国厂商在技术上已经逐步赶上国外厂商，部分厂商更具有创新能力，推出具特色的产品，使得中国安防产品的水准大幅提高。这个现象主要来自许多厂商对于品牌意识与产品质量的重视，加大了投资与研发力度。 红外探测器的原理及特点 人体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出特定波长10μm左右的红外线，被动红外探测器就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm 左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1．被动红外探测器是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10μm 左右的红外辐射必须非常敏感。 2．为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 3．其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 4．一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而报警。 被动红外深测器优缺点 优点：本身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好，价格低廉。 缺点：容易受各种热源、阳光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探测器接收；易受射频辐射的干扰；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 如何正确安装与使用被动红外探测器 被动红外探测器是一种在安防工程中使用极为普遍的一类探测器。但要其正常使用，既要防止漏报，又要减少误报，主要是将误报现象降到最低的限度。要做到这一点，必须首先要了解被动红外探测器的一些基本概念及其技术特点，这样才能根据这些基本的技术特点，从安装、调试、使用等各个环节，按照探测器的基本技术特点，这样才能最大限度的发挥探测器的最大功效。 那么首先我们就要了解以下信息，对正确使用被动红外探测器将有很大的帮助作用。 1. 根据说明书确定安装高度