红外探测器的分类

红外探测器的分类

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/mikeliu2020/article/details/145747886

红外探测器是现代光电技术的重要组成部分，广泛应用于军事、航天、工业和民用领域。根据其工作原理，红外探测器主要分为光子型探测器和热探测器两大类。本文将详细介绍各类红外探测器的优缺点。

光子型探测器

碲镉汞红外探测器（HgCdTe）

优点：

• 碲镉汞（Hg_1-xCd_xTe）属于带隙可调半导体材料，通过调节Cd组分变化，波长能够完全覆盖短波、中波、长波和甚长波等整个红外波段。
• 量子效率高，高达70%～80%，器件光响应大、响应率高。
• 响应速度快，可作高频器件。
• 灵敏度高，积分时间短，对快速变化信号捕捉能力强，对微弱信号捕捉能力强，帧频可以做的高，可以用作多波段探测。

缺点：

• 碲镉汞是一种主要由离子键结合的三元半导体材料，离子键互作用力小。元素汞非常不稳定，容易从碲镉汞材料中逸出从而造成材料的缺陷、材料的不均匀以及器件性能的不均匀，这一缺点在长波应用时尤其突出。
• 碲镉汞薄膜材料生长的外延衬底问题，获得更大尺寸的衬底和碲镉汞材料，必须考虑替代衬底以及晶格不匹配带来的质量问题。

量子阱红外探测器（QWIPs）

优点：

• 这种探测器使用带隙比较宽（GaAs为1.43eV）的Ⅲ-Ⅴ族材料，主要有光导型量子阱材料（GaAs/AlGaAs）和光伏型量子阱材料（InAs/InGaSb、InAs/InAsSb）两种类型。
• 与传统的HgCdTe探测器相比，量子阱红外探测器具有更低的暗电流、更高的响应度等优越性。

缺点：

• 由于跃迁选择定则，量子阱不能直接探测垂直入射辐射，并且具有比较窄的红外响应波段。

II类超晶格红外探测器（II-SLs）

优点：

• Ⅱ类超晶格红外探测材料的独特的“破带隙”能带结构使得其具有很多优点：量子效率高，响应时间快，暗电流小。
• 隧穿电流小，在甚长波可获得高的探测。
• 电子有效质量大，在长波范围约为碲镉汞的三倍。
• 带隙可调，光谱调节能力好，响应波长从3μm到30μm可调。
• 双色Ⅱ类超晶格器件全部外延层的厚度不到双色碲镉汞器件的三分之一，这给材料生长和器件工艺带来许多便利，大面积材料均匀性好、成本低。
• 以上优点使得在长波以及甚长波范围Ⅱ类超晶格红外探测器能够实现更高的器件性能和工作温度。

缺点：

• 少数载流子寿命短。

锑化铟探测器（InSb）

优点：

• 量子效率高，成本低，制备工艺成熟，阵列规格丰富。

缺点：

• 本征载流子浓度低，响应波段窄。

锡化铅探测器（PbSe）

优点：

• 高吸收系数，低俄歇复合系数，响应速度快，制备工艺简单。

缺点：

• 大阵列制备工艺困难。

热探测器

氧化钒探测器（VOx）

优点：

• 噪声低，电阻温度系数大，敏感度高。

非晶硅探测器（a-Si）

优点：

• 制备工艺成熟，成本低。

缺点：

• 1/f噪声大，成像质量差。