[发明专利]红外线检测元件、以及红外线检测装置、压电体元件

说明书

技术领域

本发明涉及红外线检测元件以及红外线检测装置、和压电体元件。

背景技术

作为红外线检测元件，已知量子型红外线检测元件和热型红外线检测元件这两 种。其中，量子型红外线检测元件由于以半导体的带隙的形式捕捉红外线而灵敏度高、响应 速度快。然而，量子型红外线检测元件在使用时需要向液氮温度冷却，而需要设置冷却单元 因而大型且价格昂贵。另外，量子型红外线检测元件还有波长选择性，缺乏对远红外线的响 应性。

热型红外线检测元件有：利用根据温度变化而在表面产生电荷的热电体材料的热 电型红外线检测元件、利用根据温度变化而电阻值发生变化的电阻辐射热计材料的电阻辐 射热计型红外线检测元件、利用因温度差而产生热电动势的塞贝克效应的热电偶(热电堆) 型红外线检测元件等。

其中，热电型红外线检测元件由于在热型红外线检测元件中输出信号大、输出的 杂音低因而S/N比高。此外，热电型红外线检测元件成本低且能够进行人体检测，因此被广 泛用作削减自动照明、设备的耗电的自动开关。

热电型红外线检测元件利用强电介质的热电效果。强电介质层若受到红外线照射 则温度上升，根据伴随该温度变化的极化率的变化，而强电介质层的表面电荷发生变化。红 外线检测装置将该表面电荷的变化以红外线检测元件的输出信号的形式输出，从而检测红 外线。

为了提高红外线的受光灵敏度，有时按照温度上升相对于入射红外线能量变大的 方式，相比于强电介质层的受光面积减薄强电介质层的厚度，或者形成热容量高的基板，或 者形成减小基板本体与强电介质层的接触部分的结构。

另外，作为热电型红外线检测元件的热电材料，优选热电系数γ的值高、相对介电 常数ε_r的值小，由此红外线检测性能提高。

图10是专利文献1公开的以往的红外线检测元件500的正面截面图。红外线检测元 件500具备：气孔率为20％以上的多孔质的强电介质陶瓷32、夹持强电介质陶瓷32的致密质 的强电介质陶瓷33、和连接于致密质强电介质陶瓷33的电极34。强电介质陶瓷32、33是将热 电系数比较大的钛酸铅(PT)系或钛酸锆酸(以下称为PZT)系的陶瓷粒子的浆料制成生片 后，对该生片进行烧结而形成的。

红外线检测元件500中，气孔率高的多孔质强电介质陶瓷32设置于中央部，因而与 由具有与多孔质强电介质陶瓷32相同体积的致密质的强电介质陶瓷33构成的红外线检测 元件相比，由于气孔31而相对介电常数ε_r变小，结果红外线检测性能提高。

锆钛酸铅等强电介质是具有由通式ABO₃表示的钙钛矿型结构的氧化物，除了优异 的热电性之外，显示出强诱电性、压电性、电气光学特性。由这样的强电介质而成的压电体 元件利用该压电效果，被用于压电传感器、压电致动器。

强电介质在内部具有自发分极，在其表面产生正电荷和负电荷。在大气中的定常 状态下与大气中的分子所具有的电荷结合而表面变为中性状态。若对该强电介质施加外 压，则由强电介质根据外压的量在表面出现的表面电荷发生变化。压电传感器将该表面电 荷的变化以电信号的形式输出，来检测对强电介质施加的压力、强电介质的变位。

压电传感器的灵敏度能够通过增大压电体元件的压电常数(压电d常数)Cd和由相 对介电常数ε_r表示的压电输出功率常数(压电g常数)Cd/ε_r而提高。

另外，若对强电介质施加电压，则根据其电压而强电介质伸缩，能够在伸缩的方向 或垂直于该方向的方向产生变位。压电致动器能够利用该变位使对象物变位。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-62038号公报

发明内容

红外线检测元件具备具有下部电极层、设于下部电极层上的检测层、和设于检测 层上的上部电极层的检测层叠体。检测层具有柱状的晶体结构。在检测层，设有偏布于晶体 结构的晶界的多个气孔。

该红外线检测元件具有高红外线检测性能。

附图说明

图1是实施方式中的红外线检测元件的上面示意图。

图2A是图1所示红外线检测元件的线IIA-IIA上的截面示意图。

图2B是图1所示红外线检测元件的线IIB-IIB上的截面示意图。