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第七讲：热辐射探测器件

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《热电探测器》PPT课件

《热电探测器》PPT课件

超导测辐射热计是利用某些金属或半导体，从正常态变为 超导态时，电阻发生巨大变化这一特性来工作的。超导材料多 为铌、钽、铅或锡的氮化物，在15～20K时变为超导体。在转 变期内的温度仅为几分之一开氏温度，电阻温度系数约每度 5000%。但保持住转变期温度，所需的致冷量很大，控制复杂， 目前这种探测器还不太可能在实验室外使用。
接在惠更斯电桥的一个臂上。现在的热敏电阻多为两个相同规
格的元件装在一个管壳里，一个作为接收元件，另一个作为补
偿元件，接到电桥的两个臂上，可使温度的缓慢变化不影响电
桥平衡。
精选ppt
19
热敏电阻的接电电路
工作时，或按上图a接成桥式电路，或按上图b以补偿元件为负
载接放大器。图中 R T 1为接收元件，R T 2为补偿元件，R 1 、R 2 、
16
它们的主要区别是，金属的热敏电阻，电阻温度系数多为 正的，绝对值比半导体的小，它的电阻与温度的关系基本上是 线性的，耐高温能力较强，所以多用于温度的模拟测量。
而半导体的热敏电阻， 电阻温度系数多为负的， 绝对值比金属的大十多倍， 它的电阻与温度的关系是 非线性的，耐高温能力较 差，所以多用于辐射探测， 例如，防盗报警、防火系 统、热辐射体搜索和跟踪 等。
当冷端开路时，开路电压为 UOCMT 式中，M为比例系数，称塞贝克常数，也称温差电势率，单位 为V/℃；ΔT为温度增量。
因G与材料性质和环境有关，所以为了使G较小，提高灵敏 度，并使工作稳定，常把温差电偶或温差电堆放在真空的外壳 里。
精选ppt
12
真空温差电偶的主要参量有：灵敏度（也叫响应率）R、 响应时间常数τ、噪声等效功率NEP或比探测率D*等。
第二步是根据温升来确定具体探测器件输出信号的性能。

热辐射探测器件的工作原理

热辐射探测器件的工作原理

热辐射探测器件的工作原理
热辐射探测器件是一种能够探测红外辐射的探测器件，其工作原理基于物体的热辐射特性。

物体的温度越高，其热辐射的能量就越强。

热辐射探测器件利用这个原理，通过探测物体发出的红外辐射来确定物体的温度。

探测器件通常由一个热敏元件和一个光电转换器件组成。

热敏元件是一个灵敏度很高的温度传感器，其电阻值会随着温度的变化而变化。

当热敏元件被照射时，它会吸收红外辐射，并且由于吸收的热量的增加，其温度也会随之升高，从而导致电阻值的变化。

光电转换器件则将热敏元件产生的电信号转换为可以被测量的电信号，并且将其放大。

最终，这个信号被处理并且用来确定物体的温度。

热辐射探测器件可以被广泛应用于红外线测温、夜视仪、火灾探测器等领域。

第06章 热辐射探测器件B 热电偶和热电堆 2014.12.3 ok

第06章 热辐射探测器件B 热电偶和热电堆 2014.12.3 ok
6. 2 热电偶和热电堆
热电偶探测器 热电偶虽然是发明于1826年的古老红外探测器件，
然而至今得到广泛的应用。尤其在高、低温的温度 探测领域的应用是其他探测器件无法取代的。
1、热电偶工作原理 ①定义：热电偶是利用物质温差产生电动势的效
应探测入射辐射的。
②温差热电偶：Seebeck Effect 热电效应
两种材料的金属A和B 组成的一
个回路时，若两金属连接点的温
度一端高而另一端低，则在回路
中会有电流产生。即由于温度差
而产生的电位差 U 。回路电流
I U R
其中 R 称为回路电阻。这一现象称为温
差热电效应（塞贝克热电效应 Seebeck Effect）。
原理
由于不同的金属材料所具有的自由电子密度不同，当两种 不同的金属导体接触时，在接触面上就会发生电子扩散。 x 电子的扩散速率与两导体的电子密度有关并和接触区的温 t 度成正比。 设导体A和B的自由电子密度为NA和NB，且有NA＞ NB，电子扩散的结果使导体A失去电子而带正电，导体B则 因获得电子而带负电，在接触面形成电场。这个电场阻碍 了电子继续扩散，达到动态平衡时，在接触区形成一个稳 定的电位差，即接触电势。
j t R L M 12 T M 12 R L 0 Q e UL Ri R L R i R L C Q 1 j Q


UL
0 Q M 12 R L 2 Ri R L C Q 1 2 Q
C Q、 Q、 R Q、 G Q
分别为热容、时间常数、热阻、热导
提高灵敏度的措施： M 1 2 R i G Q
对交流灵敏度 f Q
②响应时间 热电偶的响应时间约为几毫秒到几十毫秒左右， 在BeO衬底上制造Bi-Ag结结构的热电偶有望得 到更快的时间响应，可达到或超过10-7s。 ③最小可探测功率 热电偶的最小可探测功率NEP取决于探测器的噪

热辐射器件(热释电探测器)

热辐射器件(热释电探测器)

热探测器
¡¡¡¡
¡
—§6-1
1 热探测器的一般原理
热探测器的一般原理
—¡
热释电探测器
2 热释电探测器
§6-2
一热释电效应1．热释电材料
¡
2．热释电材料单畴极化
¡总的电极化矢量仍能保持下来。

s P v s P
v
¡，将在材料表面吸s P v
s
P v =s s P
v
3．热释电效应定义
¡s P v
4．热释电材料最高工作温度
¡T ↑ T ↑ ＝＝Tc Tc（居里温度时），单畴极化强＝¡¡s P
v
注意
因此，热释电器件不同于其他光电器件，在恒定辐射作用的情况下输出的信号电压为零。

只有在交变辐射的作用下才会有信号输出。

二热释电探测器的电路连接
三热释电探测器的工作原理分析1、热释电探测器的输出电流
2、热释电探测器的输出电压
L d L d R dt dT A R i V ÷øöçè
æ=´=g ¡
四热释电探测器的结构
六．常用的热释电探测器1. 硫酸三甘肽（TGS）晶体热释电器件
¡
¡2. 铌酸锶钡(SBN)¡3. 钽酸锂（LiTaO3）
¡4. 压电陶瓷热释电器件
¡l。

光热辐射检测器件

光热辐射检测器件

（2）热电堆工作原理
为了减小热电偶的响应时间，提高灵敏度，常把辐射接收 面分为若干块，每块都接一个热电偶，串联起来构成热电堆。
2通道热电堆检测器
4通道热电堆检测器
3.热释电器件
利用热释电效应
(1) 热释电器件的特点 与其它热检测器相比，热释电器件具有以下优点：
①具有较宽的频率响应（工作频率接近兆赫兹），较低的时间 常数（10-4 ~ 3×10-5 s）；
光电效应
外光电效应
光电导效应 光敏电阻
光电池
内光电效应
光电二极管
光生伏特效应 光电三极管 发光器件
光热效应
光电耦合器件
辐射热计效应 热敏电阻
PSD
温差电效应 热电偶，热电堆
热释电效应 热释电器件
光敏电阻
光敏电阻的符号
照射光度量改变
光敏电阻阻值变化
光电导： g p gl gd 光电流： I p Il Id Ip SgEU
1. 热敏电阻
热敏电阻：吸收入射辐射后引起温升而使电阻改变，导致负载电 阻两端电压的变化，并给出电信号的器件。
特点： ①热敏电阻的温度系数大，灵敏度高，热敏电阻的温度系数常比
一般金属电阻大10～100倍，且为负温度系数。 ②结构简单，体积小，可以测量近似几何点的温度。 ③电阻率高，热惯性小，适宜做动态测量。 ④阻值与温度的变化关系呈非线性。 ⑤不足：稳定性和互换性较差。
光电三极管
c
e
电路符号：
发光二极管
h Eg
hc


Eg
hc
Eg
发光效率：
能量效率 电流效率 量子效率
in

neo ni
ex

《热辐射探测器》课件

《热辐射探测器》课件
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发 展，热辐射探测器将具备自我学习 和自我调整的能力，能够根据环境 变化自动优化探测性能。
热辐射探测器面临的挑战
环境适应性
热辐射探测器在复杂环境中工作 时，需要克服温度、湿度、压力 等多种因素的影响，保证探测的
稳定性。
可靠性
热辐射探测器在长时间工作过程 中，需要保持稳定的性能，防止
灵敏度与选择性
热辐射探测器应具有高灵敏度和良好的 选择性，能够准确探测和区分不同波长
的热辐射。
响应速度
热辐射探测器的响应速度应足够快， 能够实时跟踪和响应热辐射的变化。
稳定性与可靠性
热辐射探测器应能在各种环境条件下 保持稳定性能，并具有较高的可靠性 ，能够长期稳定运行。
尺寸与重量
热辐射探测器的尺寸和重量应尽可能 小，以便于携带和应用。
光纤温度传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、测量范围广等 优点，常用于石油、化工等领域。
热辐射探测器的性能指标
测量范围
指探测器能够测量的温度范围。
响应时间
指探测器从接收到信号到输出稳定所需的时 间。
精度
指探测器的测量误差。
稳定性
指探测器在长时间使用中的性能稳定性。
03
热辐射探测器的设计与制 造
热辐射探测器的设计原则
气象观测
热辐射探测器用于测量大气温度、湿度和压力等气象参数，为气象预报和气候变化研究提供数据支持 。
环保监测
热辐射探测器可以检测工业废气和排放物的温度，帮助环保部门监控污染源和，热辐射探测器用于火灾预警和监测，通过实时监测建筑物的温度变 化，及时发现火灾隐患并发出警报。
热辐射探测器的种类
光电导型
利用光电导材料吸收光子能量后电导率发生变化 ，从而检测光辐射能量。

热辐射探测器件..30页PPT

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。—件..
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚

第5章热辐射探测器件 光电技术教学课件

5
1 2
1 2
• 例：常温环境下（T=300K），对于黑体
（α=1），热敏器件的面积为100mm2,频带 宽度Δf=1，斯特潘-玻尔兹曼系数 σ=5.67×10W/cm2K4, 玻尔兹曼常数 k=1.38×10-23J/K。 • 则可以得到常温下热敏器件的最小可探测 功率为5×10-11W左右。 • 热敏器件的比探测率为：
Φe Φ0 e
C
jt
d T GT Φ0e jt dt
• 选取刚开始辐射器件的时间为初始时间，器 件与环境处于热平衡状态，即t = 0,ΔT = 0。
d T C GT Φ0e jt dt
Φ0 e Φ0 e jt T t G jC G jC
第5章 热辐射探测器件
教学内容： 5-1 热辐射的一般规律 5-2 热敏电阻 5-3 热释电器件
教学基本要求：
一 了解热辐射的一般规律。 二 掌握热敏电阻的参数及其应用。 三 了解热释电器件的工作原理。 四 掌握热释电器件的参数及其应用。
5.1
热辐射的一般规律
• 热电传感器件是将入射到器件上的辐射能转换成
带宽度Δf内，热敏器件的温度起伏均方根
值：
4kT 2Gf T 2 2 2 G C T
1 2


•温度等效功率PNE——热敏器件仅仅受温度影 响的最小可探测功率：
4kT Gf PNE 2
2
16 AkT f
C T R C G
G t C
• 热敏器件的热时间常数 • 热阻
1 R G
• 热敏器件的热时间常数一般为毫秒至秒的数 量级，它与器件的大小、形状和颜色等参数有 关。

《热探测器》PPT课件


精选ppt
4
§2 测辐射热计
利用材料吸收红外辐射后电阻发生变化而制成的红外探测 器叫测辐射热计。
分类：热敏电阻测辐射热计、金属测辐射热计、低温测辐 射热计、超导测辐射热计、复合测辐射热计。
2.1 热敏电阻测辐射热计
1）热敏电阻 热敏电阻的阻值随自身温度的变化而变化。
电阻温度系数：热敏电阻阻值随温度的相对变化率。
aa负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻ntcntc如金属氧化物半导体如金属氧化物半导体材料温度升高时电阻降低材料温度升高时电阻降低温度特性其中bb正温度系数热敏电阻ptc如钛酸钡结构的化合物金刚石结构的半导体材料温度升高时电阻降低玻封热敏电阻ntc图b片式ntc热敏电阻图c珠状引线ntc热敏电阻22热敏电阻测辐射热计热敏电阻测辐射热计aa结构及工作原理结构及工作原理热敏电阻测辐射热计所采用的热敏材料通常是由热敏电阻测辐射热计所采用的热敏材料通常是由负温度系负温度系数的氧化物半导体数的氧化物半导体做成的晶片结构一般是锰钴和镍氧化物做成的晶片结构一般是锰钴和镍氧化物熔结而成
（1）
热敏电阻吸收红外辐射，引起温升，阻值发生变化，R1上的 焦耳热的改变量为：
PJ
dPJ dR1
dR1 T dT
精选ppt
（2）
9
根据式（1）及
T
1 R
dR dT
,可得
2
P J R L 1 V 0R 1 R 1R R L L 1 1 R R 1 1 T T P JR R L L 1 1 R R 1 1 T T
2.4 测辐射热计焦平面阵列
优点：带宽小，能在一个帧时间内完成积分；成本低。
精选ppt
15
熔结而成）。
结构：
窗口

129968114901093750第五章热辐射探测器件


1、热平衡方程 e ：入射于探测器的辐射通量（辐射功率）。 ：探测器光敏面对光辐射的吸收系数。
e：探测器实际吸收的辐射通量，分为两个部分
①转化为内能，表现为温度升高
dT
C dt
C 称为热容
②与外界热交换：传导、辐射、对流
Gt T
Gt 热传导系数
所以，在热平衡状态下有：
dT
e C dt Gt T
C、材料常数 A、B
B又称为热灵敏指标。B值并不是一个严格
的常数, 而是随温度的升高而略有增大。 对于负温度系数的热敏电阻：
RT1 ReB/T1 RT2 ReB/T2
B T1T2 ln RT1 T2 T1 RT2
对于正温度系数的热敏电阻：
RT1 R0eAT1 RT2 R0eAT2
A 1 ln RT1 T1 T2 RT2
先看一个实验——热电偶工作原理演示
热电极A
左端称为：
测量端
（工作
端、热 端）
A
热电势 B
热电极B
右端称为：
自由端
（参考 端、冷 端）
结论： 当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
U的大小与A、B材料有关
通常由铋和锑所构成的一对金属有最大的 温度电位差，约为 100μV/ oC
由铂、铹等合金组成的热电偶，它具有较
金属材料组成的热敏 电阻具有正温度系 数，而由半导体材料 组成的热敏电阻具有 负温度特性。
白金的电阻温度系数大约为±0.37%左右；半导 体材料热敏电阻的温度系数大约为-3%~-6%，所 以热敏电阻探测器常用半导体材料。
④结构：
热敏电阻 的结构
⑤热敏电阻的外形
热敏电阻是由一些金属氧化物，如钴（Co）、锰 （Mn）、镍（Ni）等的氧化物采用不同比例配方混合， 研磨后加入粘合剂，埋入适当引线（铂丝），挤压成形 再经高温烧结而成。其形状有珠状、片状、杆状、垫圈 状等。
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由热敏材料制成的厚度为0.01mm左右的薄片电阻（因为在相同的入 射辐射下得到
较大的温升）粘 合在导热能力高 的绝缘衬底上， 电阻体两端蒸发 金属电极以便与 外电路连接，再 把衬底同一个热 容很大、导热性 能良好的金属相 连构成热敏电阻。
红外辐射通过探测窗口投射到热敏元件上，引起元件的电阻变 化。为了提高热敏元件接收辐射的能力，常将热敏元件的表面进行 黑化处理。
GQ等措施都是有效的。对于交流响应率，降低工作频率，减小时间
常数τT，也会有明显的提高。但是，热电偶的响应率与时间常数
是一对矛盾，应用时只能兼顾。
（2）响应时间
热电偶的响应时间约为几毫秒到几十毫秒左右，在BeO衬底上 制造Bi-Ag结结构的热电偶有望得到更快的时间响应，响应时间可 达到或超过10-7s。
（5-14）
D
Af
1 2
PNE
1
16kT5 2
即它只与探测器的温度有关。
（5-15）
5.2 热敏电阻与热电堆探测器
5.2.1 热敏电阻
1. 热敏电阻及其特点
凡吸收入射辐射后引起温升而使电阻改变，导致负载电阻两端电压 的变化，并给出电信号的器件叫做热敏电阻。
相对于一般的金属电阻，热敏电阻具备如下特点：
①热敏电阻的温度系数大，灵敏度高，热敏电阻的温度系数常比一 般金属电阻大10～100倍。 ②结构简单，体积小，可以测量近似几何点的温度。
③电阻率高，热惯性小，适宜做动态测量。
④阻值与温度的变化关系呈非线性。
⑤不足之处是稳定性和互换性较差。
大部分半导体热敏电阻由各种氧化物按一定比例混合，经高温 烧结而成。多数热敏电阻具有负的温度系数，即当温度升高时，其 电阻值下降，同时灵敏度也下降。由于这个原因，限制了它在高温 情况下的使用。
已知热敏电阻温度系数aT后，当热敏电阻接收入射辐射后温度变 化△T，则阻值变化量为
ΔRT=RTaTΔT
式中，RT为温度T时的电阻值，上式只有在△T不大的条件下才能 成立。
（3）热敏电阻的输出特性
热敏电阻电路如图5-5所示，图中 RT RT1 ，RL1 RL2 。若在热敏电 阻上加上偏压Ubb之后，由于辐射的照射使热敏电阻值改变，因而负 载电阻电压增量
（3）最小可探测功率
热电偶的最小可探测功率NEP取决于探测器的噪声，它主要由 热噪声和温度起伏噪声，电流噪声几乎被忽略。半导体热电偶的最 小可探测功率NEP一般为10-11W左右。
C dd TtG TΦ 0ejt
（5-4）
2. 热电器件的最小可探测功率
根据斯忒番-玻耳兹曼定律，若器件的温度为T，接收面积为A， 并可以将探测器近似为黑体（吸收系数与发射系数相等），当它 与环境处于热平衡时，单位时间所辐射的能量为
Φe AT4
（5-11）
由热导的定义
GdΦe 4AT3
dT
（5-12）
（1）灵敏度（响应率） 在直流辐射作用下，热电偶的灵敏度S0为
S0
UL Φ0
M12RL
(Ri RL)GQ
（5-30）
在交流辐射信号的作用下，热电偶的灵敏度S为
SUL
M12 RL
Φ (Ri RL)GQ 12T 2
（5-31）
由上面两式可见，提高热电偶的响应率最有效的办法除选用塞贝克
系数较大的材料外，增加辐射的吸收率α，减小内阻Ri，减小热导
2. 热敏电阻的原理、结构及材料
半导体材料对光的吸收除了直接产生光生载流子的本征吸收和杂 质吸收外，还有不直接产生载流子的晶格吸收和自由电子吸收等， 并且不同程度地转变为热能，引起晶格振动的加剧，器件温度的上 升，即器件的电阻值发生变化。
由于热敏电阻的晶格吸收，对任何能量的辐射都可以使晶格振 动加剧，只是吸收不同波长的辐射，晶格振动加剧的程度不同而已， 因此，热敏电阻无选择性地吸收各种波长的辐射，可以说它是一种 无选择性的光敏电阻。
（5）灵敏度（响应率）
单位入射辐射功率下热敏电阻变换电路的输出信号电压称为 灵敏度或响应率，它常分为直流灵敏度S0与交流灵敏度SS。 直流灵敏度S0为
S0
Ubb 4
aTaR
交流灵敏度SS为
Ss
Ubb 4
aTaR
122
可见，要增加热敏电阻的灵敏度，需采取以下措施：
①增加偏压Ubb但受热敏电阻的噪声以及不损坏元件的限制； ②把热敏电阻的接收面涂黑增加吸收率a；
② 负温度系数的热敏电阻
（5-16）
RT ReBT
（5-17）
式中，RT为绝对温度T时的实际电阻值；分别为背景环境温度下的 阻值，为与电阻的几何尺寸和材料物理特性有关的常数；A、B为
材料常数。
由上式（5-16）和（5-17）可分别求出正、负温度系数的热敏电阻 的温度系数aT 。
aT表示温度变化1℃时，热电阻实际阻值的相对变化为
ULU4bR bTRT U4bbaTT
上式为假定 ，RL1 RT RTRTRL1的条件下得到的。
（4）冷阻与热阻
RT为热敏电阻在某个温度下的电阻值，常称
为冷阻，如果功率为φ的辐射入射到热敏电
阻上，设其吸收系数为a，则热敏电阻的热阻 定义为吸收单位辐射功率所引起的温升，即
R
T a
因此，式（5-23）可写成
图5-1所示分别为半导体材料和金属材料（白金）的温度特性曲线。 白金的电阻温度系数为正值，大约为±0.37%左右；将金属氧化物 （如铜的氧化物，锰-镍-钴的氧化物）的粉末用黏合剂黏合后，涂 敷在瓷管或玻璃上烘干，即构成半导体材料的热敏电阻。半导体材 料热敏电阻的温度系数为负值，大约为-3%~-6%，约为白金的10倍 以上。所以热敏电阻探测器常用半导体材料制作而很少采用贵重的 金属。
由于入射辐射引起的温升ΔT很小，因此对热电偶材料要求很 高，结构也非常严格和复杂,成本昂贵。
图5-7所示为半导体辐射热电偶的结构示意图。图中用涂黑的 金箔将N型半导体材料和P型半导体材料连在一起构成热结，另一
端（冷端）将产生温差电势，P型半导体的冷端带正电，N型半导
体的冷端带负电。开路电压UOC与入射辐射使金箔产生的温升ΔT的
1. 温度变化方程
热电器件在没有受到辐射作用的情况下，器件与环境温度处于
平衡状态，其温度为T0。当辐射功率为的热辐射入射到器件表面时， 令表面的吸收系数为α，则器件吸收的热辐射功率为αφe ；其中一部
分使器件的温度升高，另一部分补偿器件与环境的热交换所损失的
能量。设单位时间器件的内能增量为Δφi ，则有
3. 热敏电阻的参数
热敏电阻探测器的主要参数有：
（1）电阻-温度特性
热敏电阻的阻温特性是指实际阻值与电阻体温度之间的依赖 关系，这是它的基本特性之一。电阻温度特性曲线如图5-1所示。
热敏电阻器的实际阻值RT与其自身温度T的关系有正温度系数 与负温度系数两种，分别表示为：
① 正温度系数的热敏电阻
RT R0eAT
③增加热阻，其办法是减少元件的接收面积及元件与外界对流所 造成的热量损失，常将元件装入真壳内，但随着热阻的增大，响应 时间也增大。为了减小响应时间，通常把热敏电阻贴在具有高热导 的衬底上；
④选用aT大的材料，也即选取B值大的材料。当然还可使元件冷
却工作，以提高aT的值。
（6）最小可探测功率
热敏电阻的最小可探测功率受噪声的影响。热敏电阻的噪声主要 有：
一般金属的能带结构外层无禁带，自由电子密度很大，以致外界光 作用引起的自由电子密度相对变化较半导体而言可忽略不计。相反， 吸收光以后，使晶格振动加剧，妨碍了自由电子作定向运动。因此， 当光作用于金属元件使其温度升高，其电阻值还略有增加，也即由 金属材料组成的热敏电阻具有正温度系数，而由半导体材料组成的 热敏电阻具有负温度特性。
经证明，当热敏器件与环境温度处于平衡时，在频带宽度内，热
敏器件的温度起伏均方根值为
1
T
4k T2Gf
G2 C2T2
2
（5-13）
可以求出热敏器件仅仅受温度影响的最小可探测功率或称温 度等效功率PNE为
1
1
PNE 4kT 2G 2f21A 6kT 5f2
由式（5-14）很容易得到热敏器件的比探测率为
第5章 热辐射探测器件
热辐射探测器件为基于光辐射与物质相互作用的热效应而制 成的器件。由于它具有工作时不需要制冷，光谱响应无波长选择 性等突出特点，使它的应用已进入某些被光子探测器独占的应用 领域和光子探测器无法实现的应用领域。
5.1 热辐射的一般规律
热电传感器件是将入射到器件上的辐射能转换成热能，然后 再把热能转换成电能的器件。输出信号的形成过程包括两个阶段； 第一阶段为将辐射能转换成热能的阶段（入射辐射引起温升的阶 段），是共性的，具有普遍的意义。第二阶段是将热能转换成各 种形式的电能（各种电信号的输出）阶段。
材料常数B是用来描述热敏电阻材料物理特性的一个参数，又 称为热灵敏指标。在工作温度范围内，B值并不是一个严格的常数, 而是随温度的升高而略有增大，一般说来，B值大电阻率也高，对 于负温度系数的热敏电阻器，B值可按下式计算：
B2.303T1T2 lgR1 T2 T1 R2
（2）热敏电阻阻值变化量
（5-21）
Φi C
dT
dt
（5-1）
上式表明内能的增量为温度变化的函数。
热交换能量的方式有三种；传导、辐射和对流。设单位时间通
过传导损失的能量
Φ GT
（5-2）
上式中G为器件与环境的热传导系数。根据能量守恒原理，器件吸 收的辐射功率应等于器件内能的增量与热交换能量之和。即
ΦeCdd TtGT
（5-3）
设入射辐射为正弦辐射通量 Φe Φ0ejt ，则式（5-3）变为
关系为
UOC=M12ΔT
（5-27）
式中，M12为塞贝克常数，又称温差电势率（V/℃）。