Höchstdetektive pyroelektrische Infrarotsensoren mit interner thermischer Verstärkung

具有内部热放大功能的高度探测热释电红外传感器

• 批准号: 101803911
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Gerald Gerlach
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Festkörperelektronik (IFE)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2007-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/101803911?language=en
• 关键词: chstdetektive; pyroelektrische; Infrarotsensoren; mit; interner

Infrarotstrahlungsdetektoren finden in der berührungslosen Temperaturmessung, der Wärmebildtechnik, bei Bewegungsmeldern und in der Gasanalyse breite Anwendung. Thermische Infrarotsensoren weisen gegenüber Quantendetektoren zwar eine geringere Detektivität (entspricht dem Signal-Rausch-Abstand) auf, zeigen aber eine nur geringe Wellenlängenabhängigkeit der Sensitivität und können ungekühlt betrieben werden. Dies ermöglicht gegenüber Quantendetektoren ein hohes Miniaturisierungspotenzial. Pyroelektrische Infrarotsensoren sind gegenwärtig die thermischen Sensoren, für die mit speziellen konstruktiven Maßnahmen hinsichtlich einer minimierten Elementdicke und für eine optimierte thermische Isolation im Pyrochip die bisher höchsten Detektivitätswerte von 2*109 cm√ Hz /W erreicht werden konnten. Neue Ansätze hinsichtlich des Einsatzes von Aktiv-Passiv-Strukturen und durch Überlagerungseffekte von thermischen Wellen in abmessungsangepassten Strukturen lassen eine weitere signifikante Verbesserung der Detektivität solcher pyroelektrischer Infrarotdetektoren erwarten, so dass Detektivitätswerte erreichbar waren.Diese völlig neuartigen Ansätze beinhalten:• Mikrotechnische Strukturierung der Sensorelemente in dünne passive und dickere aktive Sensorbereiche, bei denen der bei IR-Einstrahlung induzierte Wärmestrom aus den dünnen passiven Bereichen in die dickeren aktiven Bereiche erheblich vergrößerte Temperaturänderungen hervorruft und sich so eine deutlich verbesserte Sensitivität und damit Detektivität einstellt.• Befüllen der abgedünnten passiven Bereiche mit hocheffektiv strahlungsabsorbierenden Materialien zur Erhöhung der thermischen Verstärkung.• Konstruktive Gestaltung der strahlungsabsorbierenden Detektorbereiche mit den hochabsorbierenden abgedünnten Bereichen so, dass sich zwei lateral ausbreitende Wärmewellen im aktiven Sensorvolumen konstruktiv überlagern und erheblich vergrößerte Temperaturdifferenzen auftreten.Innerhalb des hier beantragten Projekts sollen die Modellierungs- und Simulationsgrundlagen für solche pyroelektrischen IR-Detektoren erarbeitet, der Einfluss der Entwurfsparameter bestimmt, damit entsprechende Detektoren dimensioniert und gefertigt und diese dann messtechnisch untersucht und charakterisiert werden.

红外辐射探测器主要用于测量温度、焊接技术、冶炼和气体分析。Thermische Infrarotsensoren weisen gegenüber Quantendetektoren zwar eine geringere Detektivität（entspricht dem Signal-Rausch-Abstand）auf，zeigen aber eine努尔geringe Wellenlängenabhängigkeit der Sensität und können ungekühlt betrieben韦尔登. Dies ermöglicht gegenüber Quantendetektoren ein hohes Miniaturisierungspotenzial. Pyroelektrische Infrarotsensoren sind gegenwärtig die thermischen Sensoren，für die mit speziellen construktiven Maßnahmen hinsichtlich einer minimierten Elementdicke und für eine optierte thermische Isolation im Pyrochip die bisher höchsten Detektivitätswerte von 2*109 cm kHz/W erreicht韦尔登konnten.新的有源-无源-结构和通过热绝缘结构的热绝缘分析方法使热绝缘结构中的热绝缘检测方法变得更加重要，因此，热绝缘检测方法变得非常重要。· Mikrotechnische Strukturierung der Sensorelemente in dünne passive und dickere aktive Sensorbereiche，bei denen der bei IR-Einstrahlung induzierte Wärmestrom aus den dünnen passiven Bereichen in die dickeren aktiven Bereiche erheblich vergrößerte Temperaturänderungen hervorruft und sich so eine deutlich verbesserte Sensitivität und damit Detektivität einstellt.·Befüllen der abgedünnten passiven Bereiche mit hocheffektiv strahlungsbierenden Materialien zur Erhöhung der thermischen Verstärkung.·因此，在有源传感器体积中的两个横向Wärmewellen的结构和温度差的变化对热释电红外探测器的结构和性能有很大影响，热释电红外探测器的内部结构只能通过模型和仿真来实现，对内部结构参数估计的影响很大，damit entsprechende Detektoren dimensioniert und gefertigt und diese dann messtechnisch untersucht und charakterisiert韦尔登.