熱釋電傳感器簡介

熱釋電傳感器是一種傳感器，別稱人體紅外傳感器，用于生活的防盜報警、來客告知等，原理是將釋放電荷經(jīng)放大器轉(zhuǎn)為電壓輸出。

熱釋電傳感器又稱人體紅外傳感器， 被廣泛應(yīng)用于防盜報警、 來客告知及非接觸開關(guān)等紅外領(lǐng)域。壓電陶瓷類電介質(zhì)在電極化后能保持極化狀態(tài)， 稱為自發(fā)極化。自發(fā)極化隨溫度升高而減小， 在居里點溫度降為零。因此，當(dāng)這種材料受到紅外輻射而溫度升高時， 表面電荷將減少，相當(dāng)于釋放了一部分電荷，故稱為熱釋電。將釋放的電荷經(jīng)放大器可轉(zhuǎn)換為電壓輸出。這就是熱釋電傳感器的工作原理。當(dāng)輻射繼續(xù)作用于熱釋電元件， 使其表面電荷達(dá)到平衡時， 便不再釋放電荷。 因此， 熱釋電傳感器不能探測恒定的紅外輻射。

某些晶體，例如鉭酸鋰、硫酸三甘肽等受熱時，晶體兩端會產(chǎn)生數(shù)量相等、符號相反的電荷。1842年布魯斯特將這種由溫度變化引起的電極化現(xiàn)象正式命名為“pyroelectric”，即熱釋電效應(yīng)。紅外熱釋電傳感器就是基于熱釋電效應(yīng)工作的熱電型紅外傳感器其結(jié)構(gòu)簡單堅固，技術(shù)性能穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于紅外檢測報警、紅外遙控、光譜分析等領(lǐng)域，是目前使用最廣的紅外傳感器。

熱釋電傳感器的濾光片為帶通濾光片，它封裝在傳感器殼體的頂端，使特定波長的紅外輻射選擇性地通過，到達(dá)熱釋電探測元+在其截止范圍外的紅外輻射則不能通過。熱釋電探測元是熱釋電傳感器的核心元件，它是在熱釋電晶體的兩面鍍上金屬電極后，加電極化制成，相當(dāng)于一個以熱釋電晶體為電介質(zhì)的平板電容器。當(dāng)它受到非恒定強(qiáng)度的紅外光照射時，產(chǎn)生的溫度變化導(dǎo)致其表面電極的電荷密度發(fā)生改變，從而產(chǎn)生熱釋電電流。探測元的原理參考了菲涅耳透鏡(英語：Fresnel lens)，又譯菲涅爾透鏡，別稱螺紋透鏡，是由法國物理學(xué)家奧古斯丁·菲涅耳所發(fā)明的一種透鏡。此設(shè)計原來被應(yīng)用于燈塔，這個設(shè)計可以建造更大孔徑的透鏡，其特點是焦距短，且比一般的透鏡的材料用量更少、重量與體積更小。和早期的透鏡相比，菲涅耳透鏡更薄，因此可以傳遞更多的光，使得燈塔即使距離相當(dāng)遠(yuǎn)仍可看見。

熱釋電傳感器由濾光片、熱釋電探測元和前置放大器組成，補(bǔ)償型熱釋電傳感器還帶有溫度補(bǔ)償元件。為防止外部環(huán)境對傳感器輸出信號的干擾，上述元件被真空封裝在—個金屬營內(nèi)。熱釋電傳感器的濾光片為帶通濾光片，它封裝在傳感器殼體的頂端，使特定波長的紅外輻射選擇性地通過，到達(dá)熱釋電探測元+在其截止范圍外的紅外輻射則不能通過。熱釋電探測元是熱釋電傳感器的核心元件，它是在熱釋電晶體的兩面鍍上金屬電極后，加電極化制成，相當(dāng)于一個以熱釋電晶體為電介質(zhì)的平板電容器。當(dāng)它受到非恒定強(qiáng)度的紅外光照射時，產(chǎn)生的溫度變化導(dǎo)致其表面電極的電荷密度發(fā)生改變，從而產(chǎn)生熱釋電電流。前置放大器由一個高內(nèi)阻的場效應(yīng)管源極跟隨器構(gòu)成，通過阻抗變換，將熱釋電探測元微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為有用的電壓信號輸出。前置放大器將微弱的熱釋電電流轉(zhuǎn)換為有效電壓輸出。前置放大器必須具備高增益、低噪聲、抗干擾能力強(qiáng)的特點，以便從眾多的噪聲干擾中提取微弱的有用信號。熱釋電探測元和前置放大器通常集成封裝在晶體管內(nèi)，以避免空氣濕度使泄露電流增大。這種結(jié)構(gòu)的前置放大器信噪比高，受溫度影響小。