Σύμφωνα με την ταξινόμηση, οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να χωριστούν σε θερμικούς αισθητήρες και αισθητήρες φωτονίων.

Θερμικός αισθητήρας

Ο θερμικός ανιχνευτής χρησιμοποιεί το στοιχείο ανίχνευσης για να απορροφήσει την υπέρυθρη ακτινοβολία για να προκαλέσει αύξηση της θερμοκρασίας και στη συνέχεια να συνοδεύεται από αλλαγές σε ορισμένες φυσικές ιδιότητες. Η μέτρηση των αλλαγών σε αυτές τις φυσικές ιδιότητες μπορεί να μετρήσει την ενέργεια ή την ισχύ που απορροφά. Η συγκεκριμένη διαδικασία έχει ως εξής: Το πρώτο βήμα είναι η απορρόφηση της υπέρυθρης ακτινοβολίας από τον θερμικό ανιχνευτή για να προκαλέσει αύξηση της θερμοκρασίας. το δεύτερο βήμα είναι να χρησιμοποιήσουμε κάποιες επιδράσεις θερμοκρασίας του θερμικού ανιχνευτή για να μετατρέψουμε την αύξηση της θερμοκρασίας σε αλλαγή του ηλεκτρισμού. Υπάρχουν τέσσερις τύποι αλλαγών φυσικών ιδιοτήτων που χρησιμοποιούνται συνήθως: τύπος θερμίστορ, τύπος θερμοστοιχείου, πυροηλεκτρικός τύπος και πνευματικός τύπος Gaolai.

# Τύπος θερμίστορ

Αφού το ευαίσθητο στη θερμότητα υλικό απορροφήσει την υπέρυθρη ακτινοβολία, η θερμοκρασία αυξάνεται και η τιμή αντίστασης αλλάζει. Το μέγεθος της αλλαγής αντίστασης είναι ανάλογο με την απορροφούμενη ενέργεια υπέρυθρης ακτινοβολίας. Οι ανιχνευτές υπερύθρων που κατασκευάζονται με αλλαγή της αντίστασης αφού μια ουσία απορροφά την υπέρυθρη ακτινοβολία ονομάζονται θερμίστορ. Τα θερμίστορ χρησιμοποιούνται συχνά για τη μέτρηση της θερμικής ακτινοβολίας. Υπάρχουν δύο τύποι θερμίστορ: μεταλλικοί και ημιαγωγοί.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): τιμή αντίστασης; T: θερμοκρασία; A, C, D: σταθερές που ποικίλλουν ανάλογα με το υλικό.

Το μεταλλικό θερμίστορ έχει θετικό συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας και η απόλυτη τιμή του είναι μικρότερη από αυτή ενός ημιαγωγού. Η σχέση μεταξύ αντίστασης και θερμοκρασίας είναι βασικά γραμμική και έχει ισχυρή αντίσταση σε υψηλή θερμοκρασία. Χρησιμοποιείται κυρίως για μέτρηση προσομοίωσης θερμοκρασίας.

Τα θερμίστορ ημιαγωγών είναι ακριβώς το αντίθετο, που χρησιμοποιούνται για ανίχνευση ακτινοβολίας, όπως συναγερμούς, συστήματα πυροπροστασίας και αναζήτηση και παρακολούθηση θερμικού καλοριφέρ.

# Τύπος θερμοστοιχείου

Το θερμοστοιχείο, που ονομάζεται επίσης θερμοστοιχείο, είναι η παλαιότερη συσκευή θερμοηλεκτρικής ανίχνευσης και η αρχή λειτουργίας του είναι το πυροηλεκτρικό φαινόμενο. Μια διασταύρωση που αποτελείται από δύο διαφορετικά υλικά αγωγών μπορεί να δημιουργήσει ηλεκτροκινητική δύναμη στη διασταύρωση. Το άκρο του θερμοστοιχείου που δέχεται ακτινοβολία ονομάζεται θερμό άκρο και το άλλο άκρο ονομάζεται ψυχρό άκρο. Το λεγόμενο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, δηλαδή εάν αυτά τα δύο διαφορετικά υλικά αγωγών συνδέονται σε έναν βρόχο, όταν η θερμοκρασία στις δύο ενώσεις είναι διαφορετική, θα δημιουργηθεί ρεύμα στον βρόχο.

Προκειμένου να βελτιωθεί ο συντελεστής απορρόφησης, τοποθετείται φύλλο μαύρου χρυσού στο θερμό άκρο για να σχηματιστεί το υλικό του θερμοστοιχείου, το οποίο μπορεί να είναι μέταλλο ή ημιαγωγό. Η δομή μπορεί να είναι είτε μια γραμμή είτε μια οντότητα σε σχήμα λωρίδας ή μια λεπτή μεμβράνη κατασκευασμένη με τεχνολογία εναπόθεσης κενού ή τεχνολογία φωτολιθογραφίας. Τα θερμοστοιχεία τύπου οντότητας χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μέτρηση της θερμοκρασίας και τα θερμοστοιχεία τύπου λεπτής μεμβράνης (αποτελούμενα από πολλά θερμοστοιχεία σε σειρά) χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μέτρηση της ακτινοβολίας.

Η σταθερά χρόνου του ανιχνευτή υπερύθρων τύπου θερμοστοιχείου είναι σχετικά μεγάλη, επομένως ο χρόνος απόκρισης είναι σχετικά μεγάλος και τα δυναμικά χαρακτηριστικά είναι σχετικά φτωχά. Η συχνότητα της αλλαγής της ακτινοβολίας στη βόρεια πλευρά πρέπει γενικά να είναι κάτω από 10 HZ. Σε πρακτικές εφαρμογές, πολλά θερμοστοιχεία συνδέονται συχνά σε σειρά για να σχηματίσουν ένα θερμοστοιχείο για την ανίχνευση της έντασης της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

# Πυροηλεκτρικός τύπος

Οι πυροηλεκτρικοί ανιχνευτές υπερύθρων είναι κατασκευασμένοι από πυροηλεκτρικούς κρυστάλλους ή «σιδηροηλεκτρικά» με πόλωση. Ο πυροηλεκτρικός κρύσταλλος είναι ένα είδος πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου, που έχει μη κεντροσυμμετρική δομή. Στη φυσική κατάσταση, το θετικό και το αρνητικό κέντρο φορτίου δεν συμπίπτουν σε ορισμένες κατευθύνσεις και σχηματίζεται μια ορισμένη ποσότητα πολωμένων φορτίων στην επιφάνεια του κρυστάλλου, η οποία ονομάζεται αυθόρμητη πόλωση. Όταν η θερμοκρασία του κρυστάλλου αλλάζει, μπορεί να προκαλέσει τη μετατόπιση του κέντρου των θετικών και αρνητικών φορτίων του κρυστάλλου, οπότε το φορτίο πόλωσης στην επιφάνεια αλλάζει ανάλογα. Συνήθως η επιφάνειά του συλλαμβάνει αιωρούμενα φορτία στην ατμόσφαιρα και διατηρεί μια κατάσταση ηλεκτρικής ισορροπίας. Όταν η επιφάνεια του σιδηροηλεκτρικού βρίσκεται σε ηλεκτρική ισορροπία, όταν οι υπέρυθρες ακτίνες ακτινοβολούνται στην επιφάνειά του, η θερμοκρασία του σιδηροηλεκτρικού (φύλλου) αυξάνεται γρήγορα, η ένταση πόλωσης πέφτει γρήγορα και το δεσμευμένο φορτίο μειώνεται απότομα. ενώ το αιωρούμενο φορτίο στην επιφάνεια αλλάζει αργά. Δεν υπάρχει αλλαγή στο εσωτερικό σιδηροηλεκτρικό σώμα.

Σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα από τη μεταβολή της έντασης πόλωσης που προκαλείται από τη μεταβολή της θερμοκρασίας στην κατάσταση ηλεκτρικής ισορροπίας και πάλι στην επιφάνεια, εμφανίζονται υπερβολικά αιωρούμενα φορτία στην επιφάνεια του σιδηροηλεκτρικού, που ισοδυναμεί με την απελευθέρωση μέρους του φορτίου. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται πυροηλεκτρικό φαινόμενο. Δεδομένου ότι η δωρεάν φόρτιση χρειάζεται πολύ χρόνο για να εξουδετερώσει το δεσμευμένο φορτίο στην επιφάνεια, χρειάζονται περισσότερα από μερικά δευτερόλεπτα και ο χρόνος χαλάρωσης της αυθόρμητης πόλωσης του κρυστάλλου είναι πολύ σύντομος, περίπου 10-12 δευτερόλεπτα. ο πυροηλεκτρικός κρύσταλλος μπορεί να ανταποκριθεί σε γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας.

# Πνευματικός τύπος Gaolai

Όταν το αέριο απορροφά την υπέρυθρη ακτινοβολία υπό την προϋπόθεση της διατήρησης ενός συγκεκριμένου όγκου, η θερμοκρασία θα αυξηθεί και η πίεση θα αυξηθεί. Το μέγεθος της αύξησης της πίεσης είναι ανάλογο με την απορροφούμενη ισχύ υπέρυθρης ακτινοβολίας, επομένως μπορεί να μετρηθεί η απορροφούμενη ισχύς υπέρυθρης ακτινοβολίας. Οι ανιχνευτές υπερύθρων που κατασκευάζονται σύμφωνα με τις παραπάνω αρχές ονομάζονται ανιχνευτές αερίων και ο σωλήνας Gao Lai είναι ένας τυπικός ανιχνευτής αερίου.

Αισθητήρας φωτονίων

Οι ανιχνευτές υπερύθρων φωτονίων χρησιμοποιούν ορισμένα υλικά ημιαγωγών για να παράγουν φωτοηλεκτρικά εφέ υπό την ακτινοβολία της υπέρυθρης ακτινοβολίας για να αλλάξουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες των υλικών. Με τη μέτρηση των αλλαγών στις ηλεκτρικές ιδιότητες, μπορεί να προσδιοριστεί η ένταση της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Οι ανιχνευτές υπερύθρων που παράγονται από το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ονομάζονται συλλογικά ανιχνευτές φωτονίων. Τα κύρια χαρακτηριστικά είναι η υψηλή ευαισθησία, η γρήγορη ταχύτητα απόκρισης και η υψηλή συχνότητα απόκρισης. Αλλά γενικά χρειάζεται να λειτουργεί σε χαμηλές θερμοκρασίες και η ζώνη ανίχνευσης είναι σχετικά στενή.

Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας του ανιχνευτή φωτονίων, μπορεί γενικά να χωριστεί σε έναν εξωτερικό φωτοανιχνευτή και έναν εσωτερικό φωτοανιχνευτή. Οι εσωτερικοί φωτοανιχνευτές χωρίζονται σε φωτοαγώγιμους ανιχνευτές, φωτοβολταϊκούς και φωτομαγνητοηλεκτρικούς ανιχνευτές.

# Εξωτερικός φωτοανιχνευτής (συσκευή PE)

Όταν το φως προσπίπτει στην επιφάνεια ορισμένων μετάλλων, οξειδίων μετάλλων ή ημιαγωγών, εάν η ενέργεια των φωτονίων είναι αρκετά μεγάλη, η επιφάνεια μπορεί να εκπέμπει ηλεκτρόνια. Αυτό το φαινόμενο αναφέρεται συλλογικά ως εκπομπή φωτοηλεκτρονίων, η οποία ανήκει στο εξωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Οι φωτοσωλήνες και οι σωλήνες φωτοπολλαπλασιαστή ανήκουν σε αυτόν τον τύπο ανιχνευτή φωτονίων. Η ταχύτητα απόκρισης είναι γρήγορη και ταυτόχρονα, το προϊόν σωλήνων φωτοπολλαπλασιαστή έχει πολύ υψηλό κέρδος, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μέτρηση ενός φωτονίου, αλλά το εύρος μήκους κύματος είναι σχετικά στενό και το μεγαλύτερο είναι μόνο 1700nm.

# Φωτοαγώγιμος ανιχνευτής

Όταν ένας ημιαγωγός απορροφά προσπίπτοντα φωτόνια, μερικά ηλεκτρόνια και τρύπες στον ημιαγωγό αλλάζουν από μη αγώγιμη κατάσταση σε ελεύθερη κατάσταση που μπορεί να άγει ηλεκτρισμό, αυξάνοντας έτσι την αγωγιμότητα του ημιαγωγού. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φαινόμενο φωτοαγωγιμότητας. Οι ανιχνευτές υπερύθρων που παράγονται από τη φωτοαγώγιμη επίδραση ημιαγωγών ονομάζονται φωτοαγώγιμοι ανιχνευτές. Προς το παρόν, είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος ανιχνευτή φωτονίων.

# Φωτοβολταϊκός ανιχνευτής (συσκευή PU)

Όταν η υπέρυθρη ακτινοβολία ακτινοβολείται στη διασταύρωση PN ορισμένων δομών υλικών ημιαγωγών, υπό τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου στη διασταύρωση PN, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στην περιοχή P μετακινούνται στην περιοχή N και οι οπές στην περιοχή N μετακινούνται προς την περιοχή Περιοχή Π. Εάν η διασταύρωση PN είναι ανοιχτή, δημιουργείται ένα πρόσθετο ηλεκτρικό δυναμικό και στα δύο άκρα της σύνδεσης PN που ονομάζεται φωτοηλεκτροκινητική δύναμη. Οι ανιχνευτές που κατασκευάζονται με τη χρήση του φαινομένου της φωτοηλεκτροκινητικής δύναμης ονομάζονται φωτοβολταϊκοί ανιχνευτές ή ανιχνευτές υπερύθρων διασταύρωσης.

# Οπτικός μαγνητοηλεκτρικός ανιχνευτής

Ένα μαγνητικό πεδίο εφαρμόζεται πλευρικά στο δείγμα. Όταν η επιφάνεια του ημιαγωγού απορροφά φωτόνια, τα ηλεκτρόνια και οι οπές που δημιουργούνται διαχέονται στο σώμα. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διάχυσης, τα ηλεκτρόνια και οι οπές μετατοπίζονται και στα δύο άκρα του δείγματος λόγω της επίδρασης του πλευρικού μαγνητικού πεδίου. Υπάρχει μια πιθανή διαφορά μεταξύ των δύο άκρων. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται οπτο-μαγνητοηλεκτρικό φαινόμενο. Οι ανιχνευτές που κατασκευάζονται από φωτομαγνητοηλεκτρικό φαινόμενο ονομάζονται φωτομαγνητοηλεκτρικοί ανιχνευτές (αναφέρονται ως συσκευές PEM).