A besorolás szerint az infravörös érzékelők hőérzékelőkre és fotonérzékelőkre oszthatók.

Hőérzékelő

A hőérzékelő az érzékelőelemet az infravörös sugárzás elnyelésére használja, hogy hőmérséklet-emelkedést idézzen elő, majd bizonyos fizikai tulajdonságok változásával együtt. E fizikai tulajdonságok változásának mérésével mérhető az általa elnyelt energia vagy teljesítmény. A konkrét folyamat a következő: Az első lépés az infravörös sugárzás elnyelése a hőérzékelő által, hogy a hőmérséklet emelkedjen; a második lépés a hőérzékelő néhány hőmérsékleti hatásának felhasználása, hogy a hőmérséklet-emelkedést elektromosság változássá alakítsa. A fizikai tulajdonságok megváltoztatásának négy típusát használják általánosan: termisztor típus, hőelem típus, piroelektromos típus és Gaolai pneumatikus típus.

# Termisztor típus

Miután a hőérzékeny anyag elnyeli az infravörös sugárzást, a hőmérséklet emelkedik és az ellenállás értéke megváltozik. Az ellenállás változásának nagysága arányos az elnyelt infravörös sugárzás energiájával. Az infravörös detektorokat, amelyek az ellenállás megváltoztatásával készülnek, miután egy anyag elnyeli az infravörös sugárzást, termisztoroknak nevezzük. A termisztorokat gyakran használják a hősugárzás mérésére. Kétféle termisztor létezik: fém és félvezető.

R(T)=AT-CeD/T

R(T): ellenállásérték; T: hőmérséklet; A, C, D: állandók, amelyek az anyagtól függően változnak.

A fém termisztor hőmérsékleti ellenállási együtthatója pozitív, abszolút értéke kisebb, mint a félvezetőké. Az ellenállás és a hőmérséklet közötti kapcsolat alapvetően lineáris, és erős magas hőmérsékleti ellenállással rendelkezik. Leginkább hőmérséklet-szimulációs mérésre használják;

A félvezető termisztorok ennek éppen az ellenkezője, sugárzásérzékelésre, például riasztásokra, tűzvédelmi rendszerekre, valamint hősugárzók keresésére és nyomon követésére használják.

# Hőelem típus

A hőelem, más néven hőelem a legkorábbi termoelektromos érzékelő eszköz, működési elve a piroelektromos hatás. A két különböző vezetőanyagból álló csomópont elektromotoros erőt tud generálni a csomópontban. A hőelem sugárzást fogadó végét meleg végnek, a másik végét hideg végnek nevezzük. Az ún. termoelektromos effektus, vagyis ha ezt a két különböző vezetőanyagot hurokká kötjük, akkor a két csatlakozásnál eltérő hőmérséklet esetén a hurokban áram keletkezik.

Az abszorpciós együttható javítása érdekében a meleg végére fekete arany fóliát helyeznek, amely a hőelem anyagát képezi, amely lehet fém vagy félvezető. A szerkezet lehet vonal vagy szalag alakú egység, vagy vákuumleválasztásos vagy fotolitográfiai technológiával készült vékony film. Az entitás típusú hőelemeket leginkább hőmérsékletmérésre, a vékonyréteg típusú hőelemeket (amelyek sok sorba kapcsolt hőelemből állnak) pedig a sugárzás mérésére.

A termoelem típusú infravörös detektor időállandója viszonylag nagy, így a válaszidő viszonylag hosszú, a dinamikus jellemzők pedig viszonylag rosszak. A sugárzás változásának frekvenciája az északi oldalon általában 10 HZ alatt legyen. A gyakorlati alkalmazásokban gyakran több hőelemet kapcsolnak sorba, hogy hőcsövet képezzenek az infravörös sugárzás intenzitásának érzékelésére.

# Piroelektromos típus

A piroelektromos infravörös detektorok piroelektromos kristályokból vagy polarizációs „ferroelektromos anyagokból” készülnek. A piroelektromos kristály egyfajta piezoelektromos kristály, amelynek nem-centroszimmetrikus szerkezete van. Természetes állapotban a pozitív és negatív töltésközpontok bizonyos irányban nem esnek egybe, a kristályfelületen bizonyos mennyiségű polarizált töltés keletkezik, amit spontán polarizációnak nevezünk. A kristály hőmérsékletének változása a kristály pozitív és negatív töltéseinek középpontjának eltolódását idézheti elő, így a felület polarizációs töltése ennek megfelelően változik. Általában a felülete felfogja a légkörben lebegő töltéseket, és fenntartja az elektromos egyensúlyi állapotot. Amikor a ferroelektromos felülete elektromos egyensúlyban van, amikor infravörös sugarakat sugároznak be a felületére, a ferroelektromos (lemez) hőmérséklete gyorsan emelkedik, a polarizáció intenzitása gyorsan csökken, a kötött töltés pedig meredeken csökken; miközben a felszínen lebegő töltés lassan változik. A belső ferroelektromos testben nincs változás.

A hőmérsékletváltozás okozta polarizációs intenzitás változásától a felületen ismét az elektromos egyensúlyi állapotig nagyon rövid idő alatt a ferroelektromos felületén többlet lebegő töltések jelennek meg, ami egyenértékű a töltés egy részének felszabadításával. Ezt a jelenséget piroelektromos hatásnak nevezik. Mivel a szabad töltés hosszú idő alatt semlegesíti a felületen megkötött töltést, ez több mint néhány másodpercet vesz igénybe, és a kristály spontán polarizációjának relaxációs ideje nagyon rövid, körülbelül 10-12 másodperc, így a a piroelektromos kristály reagál a gyors hőmérséklet-változásokra.

# Gaolai pneumatikus típus

Amikor a gáz elnyeli az infravörös sugárzást egy bizonyos térfogat fenntartása mellett, a hőmérséklet emelkedik és a nyomás nő. A nyomásnövekedés nagysága arányos az elnyelt infravörös sugárzási teljesítménnyel, így az elnyelt infravörös sugárzási teljesítmény mérhető. A fenti elvek alapján készült infravörös detektorokat gázdetektoroknak nevezzük, a Gao Lai cső pedig egy tipikus gázdetektor.

Foton szenzor

A foton-infravörös detektorok bizonyos félvezető anyagokat használnak fotoelektromos hatások létrehozására infravörös sugárzás besugárzása alatt, hogy megváltoztassák az anyagok elektromos tulajdonságait. Az elektromos tulajdonságok változásának mérésével meghatározható az infravörös sugárzás intenzitása. A fotoelektromos hatás által készített infravörös detektorokat összefoglalóan fotondetektoroknak nevezzük. A fő jellemzők a nagy érzékenység, a gyors reakciósebesség és a magas válaszfrekvencia. De általában alacsony hőmérsékleten kell működnie, és az észlelési sáv viszonylag szűk.

A fotondetektor működési elve szerint általában egy külső fotodetektorra és egy belső fotodetektorra osztható. A belső fotodetektorok fotovezető detektorokra, fotovoltaikus detektorokra és fotomagnetoelektromos detektorokra oszthatók.

# Külső fotodetektor (PE eszköz)

Ha fény ér bizonyos fémek, fémoxidok vagy félvezetők felületét, ha a foton energiája elég nagy, akkor a felület elektronokat bocsáthat ki. Ezt a jelenséget összefoglaló néven fotoelektron-emissziónak nevezzük, amely a külső fotoelektromos hatáshoz tartozik. A fotocsövek és a fénysokszorozó csövek tartoznak ehhez a típusú fotondetektorhoz. A válaszsebesség gyors, ugyanakkor a fénysokszorozó csőtermék igen nagy erősítéssel rendelkezik, amely egyfoton mérésre is használható, de a hullámhossz-tartomány viszonylag szűk, a leghosszabb pedig mindössze 1700 nm.

# Fényvezető detektor

Amikor egy félvezető elnyeli a beeső fotonokat, néhány elektron és lyuk a félvezetőben nem vezető állapotból szabad állapotba változik, amely képes vezetni az elektromosságot, ezáltal növelve a félvezető vezetőképességét. Ezt a jelenséget fotovezetési effektusnak nevezik. A félvezetők fényvezető hatásával készült infravörös detektorokat fotovezető detektoroknak nevezzük. Jelenleg ez a legszélesebb körben használt fotondetektor típus.

# Fotovoltaikus detektor (PU eszköz)

Ha egyes félvezető anyagú szerkezetek PN átmenetén infravörös sugárzás történik, a PN átmenetben lévő elektromos tér hatására a P területen lévő szabad elektronok az N területre, az N területen lévő lyukak pedig a P terület. Ha a PN átmenet nyitva van, a PN átmenet mindkét végén további elektromos potenciál keletkezik, amelyet fotoelektromos erőnek neveznek. A fotoelektromos erőhatás felhasználásával készült detektorokat fotovoltaikus detektoroknak vagy csatlakozási infravörös detektoroknak nevezzük.

# Optikai magnetoelektromos detektor

A mintára oldalirányban mágneses mezőt alkalmazunk. Amikor a félvezető felülete elnyeli a fotonokat, a keletkező elektronok és lyukak diffundálnak a testbe. A diffúziós folyamat során az elektronok és a lyukak a minta mindkét végén eltolódnak az oldalirányú mágneses tér hatására. A két vége között potenciálkülönbség van. Ezt a jelenséget opto-magnetoelektromos hatásnak nevezik. A fotomagnetoelektromos effektusból készült detektorokat fotomagnetoelektromos detektoroknak (PEM eszközöknek) nevezik.