[发明专利]一种热释电红外探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热释电红外探测器。

背景技术

当今世界各国竞相发展红外探测和成像技术，其应用遍及军事、航天、科研、医疗、工业等众多领域。红外探测器主要分为光子型红外探测器和热型红外探测器两大类。目前常见的光子型红外探测器主要采用以碲镉汞为代表的窄禁带半导体材料和以砷化镓为代表的光电子半导体材料。但半导体红外器件一般需要低温致冷工作，体积大、成本高、功耗大。

而利用材料热释电效应研制的热释电红外探测器由于其在紫外波段、可见波段、红外波段具有平坦的光谱响应，同时具有无需致冷、功耗低、噪声带宽小、结构紧凑、便于携带、成本低等优点，已经成为当前红外技术领域中最引人瞩目的焦点之一。从20世纪70年代至今，一直在积极进行非致冷热成像技术的研究，其核心是非致冷红外焦平面阵列技术。随着热释电红外探测器向低成本、低功耗及小型化发展，热释电红外探测器正从军用市场向民用市场快速拓展，尤其是在人体探测、火灾预警、气体分析、红外光谱仪以及红外热成像等领域发挥了重要作用，同时体现了巨大的市场潜力。

目前用于热释电红外焦平面阵列器件的材料主要包括锆钛酸铅（PZT），钛酸锶钡（BST）和钽钪酸铅（PST）等，这些传统材料有着热释电系数低、介电损耗大以及物理性能不稳定等缺点，很难满足高性能热释电红外探测器及其延伸产品的应用要求。因此同时克服以上材料的缺点，探索获得高探测优值的新型热释电材料成为目前发展非制冷红外器件的迫切需求。

传统热释电红外探测器的灵敏元件的厚度往往局限于减薄抛光技术，以致影响了最终器件的性能。如PZT陶瓷的厚度一般只能减薄至60um，而且减薄的成品率和一致性较差。因此，优化和完善大尺寸晶片超薄减薄抛光工艺至关重要。

另外，传统热释电红外探测器的灵敏元件一般为全电极，面积固定，若想减小电极面积以调控灵敏元件的电学参数用于其它用途则不容易实现，因此也需要在电极尺寸的调整方面进行改进。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有高响应率、低噪声和高探测率的热释电红外探测器。

本发明公开的技术方案包括：

提供了一种热释电红外探测器，其特征在于，包括：底座，所述底座上设有第一引脚和第二引脚；壳体，所述壳体设置在所述底座上，并与所述底座围成收容空间，所述壳体上设有窗口；红外敏感元件，所述红外敏感元件位于所述收容空间内，并支撑在所述底座上，所述红外敏感元件由单晶钽酸锂晶片制成；红外吸收层，所述红外吸收层设置在所述红外敏感元件的上表面上；上电极，所述上电极设置在所述红外吸收层的上表面上，并与所述第一引脚电连接；下电极，所述下电极设置在所述红外敏感元件的下表面上，并与所述第二引脚电连接；其中红外辐射能够通过所述窗口入射到所述上电极上。

本发明的一个实施例中，还包括绝热元件，所述绝热元件设置在所述红外敏感元件与所述底座之间。

本发明的一个实施例中，所述绝热元件为中空的陶瓷片。

本发明的一个实施例中，所述红外敏感元件通过支架支撑在所述底座上。

本发明的一个实施例中，所述红外吸收层由多壁碳纳米管材料制成。

本发明的一个实施例中，所述红外敏感元件的厚度为10微米。

本发明的一个实施例中，还包括电流模式电路，所述电流模式电路电连接到所述红外敏感元件。

本发明的一个实施例中，所述电流模式电路为带负反馈的电流模式电路。

本发明实施例中的热释电红外探测器响应率高，噪声低，探测率高。

附图说明

图1是本发明一个实施例的热释电红外探测器的结构示意图。

图2是本发明一个实施例的电流模式电路的示意图。

图3是本发明一个实施例的热释电红外探测器的响应率（Vs）随频率（频率范围0.5Hz至1kHz）的变化关系的图。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的实施例的热释电红外探测器的具体结构。

图1为本发明一个实施例的热释电红外探测器的结构示意图。如图1所示，根据本发明的一个实施例，一种热释电红外探测器包括底座1、壳体3和红外敏感元件5。

底座1上设有第一引脚2a和第二引脚2c。本发明的另外的实施例中，底座上还可以设有第三引脚2b和/或2d，用于接地。

壳体3设置在底座1上，并且与底座1围成收容空间S。壳体3上设有窗口4。红外辐射可以通过该窗口4入射到收容空间S中。