Enligt klassificeringen kan infraröda sensorer delas in i termiska sensorer och fotonsensorer.

Termisk sensor

Den termiska detektorn använder detektionselementet för att absorbera infraröd strålning för att producera en temperaturhöjning, och sedan åtföljs av förändringar i vissa fysiska egenskaper. Att mäta förändringarna i dessa fysiska egenskaper kan mäta energin eller kraften den absorberar. Den specifika processen är som följer: Det första steget är att absorbera infraröd strålning från den termiska detektorn för att orsaka en temperaturhöjning; det andra steget är att använda vissa temperatureffekter från den termiska detektorn för att omvandla temperaturökningen till en förändring av elektriciteten. Det finns fyra typer av fysiska egenskapsförändringar som vanligtvis används: termistortyp, termoelementtyp, pyroelektrisk typ och Gaolai pneumatisk typ.

# Termistortyp

Efter att det värmekänsliga materialet absorberar infraröd strålning stiger temperaturen och motståndsvärdet ändras. Storleken på resistansförändringen är proportionell mot den absorberade infraröda strålningsenergin. Infraröda detektorer som görs genom att ändra motståndet efter att ett ämne absorberar infraröd strålning kallas termistorer. Termistorer används ofta för att mäta värmestrålning. Det finns två typer av termistorer: metall och halvledare.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): motståndsvärde; T: temperatur; A, C, D: konstanter som varierar med materialet.

Metalltermistorn har en positiv temperaturkoefficient för motstånd, och dess absoluta värde är mindre än en halvledare. Förhållandet mellan motstånd och temperatur är i grunden linjärt, och det har starkt motstånd mot hög temperatur. Den används mest för temperatursimuleringsmätning;

Halvledartermistorer är precis motsatsen, som används för strålningsdetektering, såsom larm, brandskyddssystem och termisk radiatorsökning och spårning.

# Termoelementtyp

Termoelement, även kallat termoelement, är den tidigaste termoelektriska detekteringsanordningen, och dess arbetsprincip är pyroelektrisk effekt. En korsning som består av två olika ledarmaterial kan generera elektromotorisk kraft vid korsningen. Änden av termoelementet som tar emot strålning kallas den varma änden, och den andra änden kallas den kalla änden. Den så kallade termoelektriska effekten, det vill säga om dessa två olika ledarmaterial kopplas till en slinga, när temperaturen vid de två lederna är olika, kommer ström att genereras i slingan.

För att förbättra absorptionskoefficienten installeras svart guldfolie på den heta änden för att bilda termoelementets material, som kan vara metall eller halvledare. Strukturen kan vara antingen en linje eller en remsformad enhet, eller en tunn film gjord med vakuumavsättningsteknik eller fotolitografiteknik. Termoelement av entitetstyp används mest för temperaturmätning, och termoelement av tunnfilmstyp (som består av många termoelement i serie) används mest för att mäta strålning.

Tidskonstanten för den infraröda detektorn av termoelementtyp är relativt stor, så svarstiden är relativt lång och de dynamiska egenskaperna är relativt dåliga. Frekvensen av strålningsförändringen på norra sidan bör i allmänhet vara under 10HZ. I praktiska tillämpningar är flera termoelement ofta kopplade i serie för att bilda en termostapel för att detektera intensiteten av infraröd strålning.

# Pyroelektrisk typ

Pyroelektriska infraröda detektorer är gjorda av pyroelektriska kristaller eller "ferroelektriska" med polarisation. Pyroelektrisk kristall är en sorts piezoelektrisk kristall, som har en icke-centrosymmetrisk struktur. I det naturliga tillståndet sammanfaller inte de positiva och negativa laddningscentrumen i vissa riktningar, och en viss mängd polariserade laddningar bildas på kristallytan, vilket kallas spontan polarisation. När kristalltemperaturen ändras kan det göra att mitten av de positiva och negativa laddningarna av kristallen förskjuts, så polarisationsladdningen på ytan ändras i enlighet därmed. Vanligtvis fångar dess yta flytande laddningar i atmosfären och upprätthåller ett elektriskt jämviktstillstånd. När ytan av ferroelektriken är i elektrisk jämvikt, när infraröda strålar bestrålas på dess yta, stiger temperaturen på ferroelektriken (plåten) snabbt, polarisationsintensiteten sjunker snabbt och den bundna laddningen minskar kraftigt; medan den flytande laddningen på ytan ändras långsamt. Det finns ingen förändring i den inre ferroelektriska kroppen.

På mycket kort tid från förändringen i polarisationsintensiteten orsakad av temperaturförändringen till det elektriska jämviktstillståndet på ytan igen, uppstår överskott av flytande laddningar på ytan av ferroelektriken, vilket motsvarar att släppa en del av laddningen. Detta fenomen kallas den pyroelektriska effekten. Eftersom det tar lång tid för den fria laddningen att neutralisera den bundna laddningen på ytan, tar det mer än några sekunder, och relaxationstiden för den spontana polariseringen av kristallen är mycket kort, cirka 10-12 sekunder, så pyroelektrisk kristall kan reagera på snabba temperaturförändringar.

# Gaolai pneumatisk typ

När gasen absorberar infraröd strålning under förutsättning att en viss volym bibehålls, kommer temperaturen att öka och trycket att öka. Storleken på tryckökningen är proportionell mot den absorberade infraröda strålningseffekten, så den absorberade infraröda strålningseffekten kan mätas. Infraröda detektorer tillverkade av ovanstående principer kallas gasdetektorer, och Gao Lai-röret är en typisk gasdetektor.

Fotonsensor

Foton infraröda detektorer använder vissa halvledarmaterial för att producera fotoelektriska effekter under bestrålning av infraröd strålning för att ändra materialens elektriska egenskaper. Genom att mäta förändringarna i elektriska egenskaper kan intensiteten av infraröd strålning bestämmas. De infraröda detektorerna som skapas av den fotoelektriska effekten kallas gemensamt för fotondetektorer. Huvuddragen är hög känslighet, snabb svarshastighet och hög svarsfrekvens. Men det måste i allmänhet fungera vid låga temperaturer, och detektionsbandet är relativt smalt.

Enligt arbetsprincipen för fotondetektorn kan den generellt delas upp i en extern fotodetektor och en intern fotodetektor. Interna fotodetektorer är uppdelade i fotokonduktiva detektorer, fotovoltaiska detektorer och fotomagnetoelektriska detektorer.

# Extern fotodetektor (PE-enhet)

När ljus faller in på ytan av vissa metaller, metalloxider eller halvledare, om fotonenergin är tillräckligt stor, kan ytan avge elektroner. Detta fenomen kallas gemensamt för fotoelektronemission, vilket hör till den externa fotoelektriska effekten. Fotorör och fotomultiplikatorrör tillhör denna typ av fotondetektorer. Svarshastigheten är snabb, och samtidigt har fotomultiplikatorrörsprodukten en mycket hög förstärkning, som kan användas för enstaka fotonmätning, men våglängdsområdet är relativt smalt, och den längsta är bara 1700nm.

# Fotokonduktiv detektor

När en halvledare absorberar infallande fotoner ändras en del elektroner och hål i halvledaren från ett icke-ledande tillstånd till ett fritt tillstånd som kan leda elektricitet, vilket ökar konduktiviteten hos halvledaren. Detta fenomen kallas fotokonduktivitetseffekten. Infraröda detektorer tillverkade av halvledares fotokonduktiva effekt kallas fotokonduktiva detektorer. För närvarande är det den mest använda typen av fotondetektor.

# Fotovoltaisk detektor (PU-enhet)

När infraröd strålning bestrålas på PN-övergången av vissa halvledarmaterialstrukturer, under inverkan av det elektriska fältet i PN-övergången, flyttas de fria elektronerna i P-området till N-området och hålen i N-området flyttas till P område. Om PN-övergången är öppen genereras en extra elektrisk potential vid båda ändarna av PN-övergången som kallas fotoelektromotorisk kraft. Detektorer gjorda med hjälp av fotoelektromotoriska krafteffekter kallas fotovoltaiska detektorer eller junction infrared detectors.

# Optisk magnetoelektrisk detektor

Ett magnetfält appliceras i sidled på provet. När halvledarytan absorberar fotoner diffunderar de genererade elektronerna och hålen in i kroppen. Under diffusionsprocessen är elektronerna och hålen förskjutna till båda ändarna av provet på grund av effekten av det laterala magnetfältet. Det finns en potentialskillnad mellan båda ändarna. Detta fenomen kallas den opto-magnetoelektriska effekten. Detektorer gjorda av fotomagnetoelektrisk effekt kallas fotomagnetoelektriska detektorer (kallas PEM-enheter).