分類によれば、赤外線センサーは熱センサーと光子センサーに分類できます。

温度センサー

熱検出器は、検出素子を使用して赤外線を吸収し、温度上昇を引き起こし、その後、特定の物理的特性の変化を伴います。これらの物理的特性の変化を測定することで、吸収されるエネルギーまたは電力を測定できます。具体的なプロセスは次のとおりです。最初のステップは、熱検出器によって赤外線を吸収して温度を上昇させることです。 2 番目のステップは、熱検出器の温度効果を利用して、温度上昇を電力の変化に変換することです。一般的に使用される物理的特性の変化には、サーミスタ タイプ、熱電対タイプ、焦電タイプ、および Gaolai 空気圧タイプの 4 つのタイプがあります。

# サーミスタタイプ

感熱材料が赤外線を吸収すると温度が上昇し、抵抗値が変化します。抵抗変化の大きさは、吸収された赤外線エネルギーに比例します。物質が赤外線を吸収して抵抗値が変化する赤外線検出器をサーミスタといいます。サーミスタは熱放射の測定によく使用されます。サーミスタには金属と半導体の 2 種類があります。

R(T)=AT−CeD/T

R(T): 抵抗値。 T: 温度。 A、C、D: 材料によって異なる定数。

メタルサーミスタは正の抵抗温度係数を持ち、その絶対値は半導体に比べて小さい。抵抗と温度の関係は基本的に線形であり、高温耐性に優れています。主に温度シミュレーション測定に使用されます。

半導体サーミスタはその逆で、警報、防火システム、放熱器の探索と追跡などの放射線検出に使用されます。

# 熱電対の種類

熱電対は熱電対とも呼ばれ、最も初期の熱電検出デバイスであり、その動作原理は焦電効果です。 2 つの異なる導体材料で構成される接合部は、接合部で起電力を発生させることができます。放射線を受ける熱電対の端はホットエンドと呼ばれ、もう一方の端はコールドエンドと呼ばれます。いわゆる熱電効果、つまり、これら 2 つの異なる導体材料がループに接続されている場合、2 つの接合部の温度が異なると、ループ内に電流が生成されます。

吸収係数を向上させるために、熱電対の材料 (金属または半導体) を形成するために黒金箔がホットエンドに取り付けられます。構造体は、線状や帯状のものであってもよいし、真空蒸着技術やフォトリソグラフィー技術により作製された薄膜であってもよい。実体タイプの熱電対は主に温度測定に使用され、薄膜タイプの熱電対（多数の熱電対を直列にして構成）は主に放射線の測定に使用されます。

熱電対型赤外線検出器は時定数が比較的大きいため、応答時間が比較的長く、動特性が比較的悪い。北側の放射線変化の周波数は通常 10HZ 未満である必要があります。実際の用途では、多くの場合、複数の熱電対が直列に接続されてサーモパイルを形成し、赤外線の強度を検出します。

# 焦電型

焦電型赤外線検出器は、分極を備えた焦電性結晶または「強誘電体」で作られています。焦電結晶は圧電結晶の一種であり、非中心対称構造を持っています。自然状態では、プラスとマイナスの電荷中心は一定の方向に一致せず、結晶表面には自発分極と呼ばれる一定量の分極した電荷が形成されます。結晶の温度が変化すると、結晶の正電荷と負電荷の中心が移動する可能性があり、それに応じて表面の分極電荷も変化します。通常、その表面は大気中の浮遊電荷を捕捉し、電気的平衡状態を維持します。強誘電体の表面が電気平衡にあるときに、その表面に赤外線を照射すると、強誘電体（シート）の温度が急激に上昇し、分極強度が急激に低下し、束縛電荷が急激に減少します。一方、表面の浮遊電荷はゆっくりと変化します。内部の強誘電体には変化はありません。

温度変化による分極の強さの変化から表面が再び電気平衡状態に戻るまでの非常に短い時間で、強誘電体の表面には余分な浮遊電荷が現れ、電荷の一部が放出されたことに相当します。この現象は焦電効果と呼ばれます。自由電荷が表面の束縛電荷を中和するには長い時間がかかるため、数秒以上かかりますが、結晶の自発分極の緩和時間は約 10 ～ 12 秒と非常に短いため、焦電性結晶は急激な温度変化に応答できます。

# Gaolai 空気圧式

気体が一定の体積を保った状態で赤外線を吸収すると、温度が上昇し、圧力が上昇します。圧力上昇の大きさは吸収された赤外線のパワーに比例するため、吸収された赤外線のパワーを測定できます。上記の原理で作られた赤外線検知器はガス検知器と呼ばれており、ガオライ管は代表的なガス検知器です。

フォトンセンサー

フォトン赤外線検出器は、特定の半導体材料を使用して、赤外線の照射下で光電効果を生成し、材料の電気的特性を変化させます。電気的特性の変化を測定することにより、赤外線放射の強度を決定できます。光電効果を利用した赤外線検出器を総称して光子検出器と呼びます。主な特長は、高感度、速い応答速度、高い応答周波数です。ただし、一般に低温で動作する必要があり、検出帯域は比較的狭いです。

光子検出器の動作原理によれば、一般に外部光検出器と内部光検出器に分けることができます。内部光検出器は、光伝導検出器、光起電力検出器、および光磁気電気検出器に分類されます。

# 外部光検出器 (PE デバイス)

光が特定の金属、金属酸化物、または半導体の表面に入射すると、光子エネルギーが十分に大きければ、表面は電子を放出することができます。この現象は光電子放出と総称され、外部光電効果に属します。光電管と光電子増倍管は、このタイプの光子検出器に属します。光電子増倍管製品は応答速度が速く、利得が非常に高いため単一光子の測定に使用できますが、波長範囲は比較的狭く、最長でも1700nmしかありません。

# 光導電検出器

半導体が入射光子を吸収すると、半導体内の一部の電子と正孔が非導電状態から電気を伝導できる自由状態に変化し、それによって半導体の導電率が増加します。この現象は光伝導効果と呼ばれます。半導体の光伝導効果を利用して作られた赤外線検出器を光伝導検出器と呼びます。現在、最も広く使用されているタイプの光子検出器です。

# 光起電力検出器 (PU デバイス)

特定の半導体材料構造の PN 接合に赤外線が照射されると、PN 接合内の電界の作用により、P 領域の自由電子が N 領域に移動し、N 領域の正孔が N 領域に移動します。 Pエリア。 PN 接合が開いている場合、光起電力と呼ばれる追加の電位が PN 接合の両端に生成されます。光起電力効果を利用した検出器は、光起電力検出器または接合型赤外線検出器と呼ばれます。

# 光磁気電気検出器

磁場はサンプルの横方向に適用されます。半導体表面が光子を吸収すると、生成された電子と正孔が体内に拡散します。拡散プロセス中、横磁場の影響により、電子と正孔はサンプルの両端にオフセットされます。両端間には電位差が生じます。この現象は光磁気電気効果と呼ばれます。光磁気電気効果で作られた検出器は、光磁気電気検出器（PEMデバイスと呼ばれる）と呼ばれます。