[发明专利]一种热释电探测器

说明书

技术领域

本发明涉及热电探测技术领域，具体地说，本发明涉及一种热释电探测器。

背景技术

热释电探测器通常由单个或双个响应元组合封装而成，如果响应元的热释电系数较低，则可以连接一个信号放大电路，入射窗口采用特定波长范围内透明材料。热释电探测器工作原理是热释电元件吸收外界辐射后，其温度变化产生热释电电流，热释电电流经放大电路转变为电压信号，通过测量电压信号就可以得到外界辐射的信息。

热释电探测器属于非制冷红外探测技术，该类探测器能在室温下工作，成本低、功耗小、寿命长、体积小、性价比高、应用范围广，已成为红外探测技术中最引人注目的技术突破之一。目前热释电探测器主要应用于防盗报警、家电自动控制、医疗诊断，以及夜视、遥感、侦查、制导等方面。

基于薄膜热释电材料的热释电探测器与基于块材的热释电探测器相比，具有响应速率快、易于和半导体工艺兼容以及容易实现大规模阵列设计等优点，因此基于薄膜热释电材料的热释电探测器逐渐成为热释电红外探测器的发展方向。但是，由于目前使用的薄膜材料的热释电系数较低，导致灵敏度和信噪比较低，进而限制了探测器的响应率和探测率。另外，目前基于薄膜热释电材料的热释电探测器的响应速度在微秒至毫秒量级，也有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种响应速度快、灵敏度高、信噪比高的基于薄膜热释电材料的热释电探测器。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种热释电探测器，包括外壳、响应元和信号输出接口，所述响应元包括依次叠置的导电基片、极化后的CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜和导电透明材料薄膜；所述响应元位于所述外壳内；所述外壳上具有透明窗口，用于接纳外界电磁辐射；所述导电基片作为下电极，所述导电透明材料薄膜作为上电极；所述上电极和下电极与信号输出接口电连接；所述上电极朝向所述透明窗口。

其中，所述热释电探测器还包括可调电压源，所述可调电压源与所述响应元并联。

其中，所述可调电压源的调压范围是0.2V至0.8V。

其中，所述外壳为不透明的密封外壳。

其中，所述响应元的上电极是正电极，所述响应元的下电极是负电极；所述CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜的极化方向垂直于薄膜表面。

其中，所述CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜的厚度为500nm-1000nm。

其中，所述导电透明材料薄膜是铟锡氧化物、二氧化锡或氧化锌薄膜。

其中，所述导电基片是Nb:SrTiO₃基片、SrRuO₃基片或SrVO₃基片。

其中，所述响应元的两极与所述信号输出接口之间还连接有信号放大电路。

其中，所述透明窗口采用广角透镜的结构。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1.本发明的探测器中的热释电材料具有较高的热释电系数，因而可以改善探测器的灵敏度和探测率；

2.相对其他热释电探测器，本发明的探测器在响应元两极并联一个电源，使得探测器的响应速度得到很大提高，并且有助于保持热释电材料的极化特性，增加器件使用寿命。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1是本发明一个实施例中的响应元结构示意图；

图2是本发明一个实施例中的探测器结构示意图；

图3(a)是本发明一个实施例中的响应元两极不加电压时对波长532nm脉冲光的光生伏特响应信号示意图；

图3(b)是图3(a)脉冲信号的半高宽示意图；

图4(a)是本发明一个实施例中的响应元两极加电压时对波长532nm脉冲光的光生伏特响应信号示意图；

图4(b)是图4(a)脉冲信号的半高宽示意图；

图5(a)是本发明一个实施例中响应元两极不加电压时对波长1064nm脉冲光的光生伏特响应信号示意图；

图5(b)是图5(a)脉冲信号的半高宽示意图；

图面说明：

1：Nb:SrTiO₃基片，2：CCTO薄膜，3：ITO薄膜，4：银胶，5：响应元，6：入射信号，7：导线，8：NBC插头，9：信号放大电路。

具体实施方式