3. Теплові приймачі випромінювання

Принцип дії теплових приймачів випромінювання заснований на використанні термічного ефекту. Оптичне випромінювання, що падає на чутливий елемент, призводить до підвищення його температури і зміни параметра, від неї залежного (опори, місткості та ін.), що фіксується вимірювальною схемою, в яку включається чутливий елемент.

Болометр - фоточутливий прилад, дія якого заснована на зміні його комплексного опору при підвищенні температури чутливого елементу, що відбувається із-за поглинання ним оптичного випромінювання.

Залежно від матеріалу чутливого елементу болометри бувають металеві (нікелеві, вісмутові, золоті, платинові), напівпровідникові (германієві, кремнієві, оксидні на основі нікелю, кобальту і марганцю), діелектричні.

Піроелектричні приймачі випромінювання - прилади, в основу роботи котрих покладений піроелектричний ефект кристалів. Його суть полягає в зміні поляризації пироактнвного кристала в процесі зміни температури на його гранях. Поляризація кристала - це просторове розділення зарядів, таке, що супроводжується виникненням на одній з граней кристала позитивного заряду, а на іншій - негативного. Піроелектричний ефект проявляється тільки за наявності зміни температури кристала в часі, в. т. ч. при реєстрації модульованого або імпульсного випромінювання. Піроелектричний ефект мають монокристали триглицинсульфата (ТГС), ніобату літію, кераміки типу титанату цирконату свинцю, сульфату літію, стронцій-барій ніобату та ін.

Особливістю піроелектричних приймачів випромінювання є те, що дли їх роботи не потрібно джерела живлення, оскільки вони самі є генераторами ЕДС.

Теплові приймальні пристрої ( ТПП ) - прилади, що чутливі до оптичного випромінювання і складаються з чутливого елементу (болометра або піроелектричного приймача випромінювання) і схеми попереднього посилення і обробки електричного сигналу, розміщених в єдиному корпусі. По своїй функціональній структурі вони є приладами, подібними ФПП. Відмінність полягає лише в тому, що у ФПП як чутливі елементи використовується напівпровідникові фотоелектричні приймачі випромінювання, а в ТПП - теплові приймачі. Тому ФПП мають селективну чутливість, а ТПП - неселективну.

Система параметрів теплових приймачів випромінювання така ж, як і у фотоелектричних приймачів випромінювання (фоторезисторів) і ФПП.

Напівпровідникові матеріали, використовувані для виготовлення приймачів випромінювання

Оптико-електронна апаратура, засоби автоматики і телемеханіки працюють головним чином в діапазоні 0,4 .. 30 мкм. Оскільки фотоелектричні напівпровідникові приймачі випромінювання володіють селективною чутливості, то для забезпечення прийому і реєстрації випромінювання в усьому діапазоні спектру застосовується досить велике число напівпровідникових матеріалів з власною і домішковою фотопровідністю. При цьому права межа фотопровідності, визначувана шириною забороненої зони напівпровідникових матеріалів, встановлюється типом використовуваної домішки або рівнем робочої температури для матеріалів з власною провідністю.

Для виготовлення фотоелектричних приймачів випромінювання знаходять застосування: сульфід кадмію (CdS), селенід кадмію (CdSe), кремній (Si), германій (Ge), арсенід галію (GaAs), сульфід свинцю (PbS), селенід свинцю (PbSe), антимонід індію (InSb), потрійні з'єднання типу кадмій - ртуть -теллур (CdHgTe), свинець-олово - теллур (PbSnТе), германій і кремній, леговані різними домішками (Ge : Au, Ge : Si : Cu, Ge : Hg, Ge : Cu, Ge : Zn, Si : B, Si : P, Si : Ta, Si : Pb, Si : As, Si : In та ін.). Діапазон спектральної xenkbdjcns приймачів випромінювання на основі більшості із згаданих вище напівпровідникових матеріалів і граничні значення виявляючої здатності D* на різних довжинах хвиль, визначені з умови флуктуацій числа фотонів теплового випромінювання (режим обмеження фоном) в режимі фоторезистора. Діапазон спектральної чутливості фотоелектронних приладів визначається типом вживаного фотокатода, а в деяких випадках і матеріалом вхідного оптичного вікна.