Sınıflandırmaya göre kızılötesi sensörler termal sensörler ve foton sensörleri olarak ikiye ayrılabilir.

Termal sensör

Termal dedektör, bir sıcaklık artışı oluşturmak için kızılötesi radyasyonu absorbe etmek ve ardından belirli fiziksel özelliklerde değişikliklere eşlik etmek için algılama elemanını kullanır. Bu fiziksel özelliklerdeki değişiklikleri ölçmek, emdiği enerjiyi veya gücü ölçebilir. Spesifik süreç aşağıdaki gibidir: İlk adım, sıcaklık artışına neden olmak için termal detektör tarafından kızılötesi radyasyonu absorbe etmektir; ikinci adım, sıcaklık artışını elektrikte bir değişikliğe dönüştürmek için termal dedektörün bazı sıcaklık etkilerini kullanmaktır. Yaygın olarak kullanılan dört tür fiziksel özellik değişikliği vardır: termistör tipi, termokupl tipi, piroelektrik tip ve Gaolai pnömatik tip.

# Termistör tipi

Isıya duyarlı malzeme kızılötesi radyasyonu emdikten sonra sıcaklık yükselir ve direnç değeri değişir. Direnç değişiminin büyüklüğü emilen kızılötesi radyasyon enerjisiyle orantılıdır. Bir maddenin kızılötesi ışınımı absorbe etmesinden sonra direncinin değiştirilmesiyle yapılan kızılötesi dedektörlere termistör adı verilir. Termistörler genellikle termal radyasyonu ölçmek için kullanılır. İki tip termistör vardır: metal ve yarı iletken.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): direnç değeri; T: sıcaklık; A, C, D: malzemeye göre değişen sabitler.

Metal termistörün pozitif bir sıcaklık direnç katsayısı vardır ve mutlak değeri yarı iletkeninkinden daha küçüktür. Direnç ve sıcaklık arasındaki ilişki temel olarak doğrusaldır ve güçlü bir yüksek sıcaklık direncine sahiptir. Çoğunlukla sıcaklık simülasyon ölçümü için kullanılır;

Yarı iletken termistörler ise bunun tam tersidir; alarmlar, yangından korunma sistemleri ve termal radyatör arama ve izleme gibi radyasyon tespiti için kullanılır.

# Termokupl tipi

Termokupl olarak da adlandırılan termokupl, en eski termoelektrik algılama cihazıdır ve çalışma prensibi piroelektrik etkidir. İki farklı iletken malzemeden oluşan bir bağlantı, bağlantı noktasında elektromotor kuvvet üretebilir. Termokuplun radyasyon alan ucuna sıcak uç, diğer ucuna ise soğuk uç denir. Termoelektrik etki olarak adlandırılan bu olay, bu iki farklı iletken malzemenin bir döngü halinde bağlanması durumunda, iki bağlantı noktasının sıcaklığı farklı olduğunda, döngüde akım oluşmasıdır.

Soğurma katsayısını iyileştirmek için, termokuplun metal veya yarı iletken olabilen malzemesini oluşturmak üzere sıcak uca siyah altın folyo yerleştirilir. Yapı, bir çizgi veya şerit şeklinde bir varlık veya vakumlu biriktirme teknolojisi veya fotolitografi teknolojisiyle yapılmış ince bir film olabilir. Varlık tipi termokupllar çoğunlukla sıcaklık ölçümü için kullanılır ve ince film tipi termokupllar (seri halinde birçok termokupldan oluşan) çoğunlukla radyasyonu ölçmek için kullanılır.

Termokupl tipi kızılötesi dedektörün zaman sabiti nispeten büyüktür, dolayısıyla tepki süresi nispeten uzundur ve dinamik özellikler nispeten zayıftır. Kuzey tarafındaki radyasyon değişiminin frekansı genellikle 10HZ'nin altında olmalıdır. Pratik uygulamalarda, kızılötesi radyasyonun yoğunluğunu tespit etmek için bir termopil oluşturmak üzere genellikle birkaç termokupl seri olarak bağlanır.

# Piroelektrik tip

Piroelektrik kızılötesi dedektörler, piroelektrik kristallerden veya polarizasyonlu “ferroelektriklerden” yapılır. Piroelektrik kristal, sentrosimetrik olmayan bir yapıya sahip bir tür piezoelektrik kristaldir. Doğal durumda pozitif ve negatif yük merkezleri belirli yönlerde çakışmaz ve kristal yüzeyinde belirli miktarda polarize yükler oluşur, buna spontan polarizasyon denir. Kristal sıcaklığı değiştiğinde, kristalin pozitif ve negatif yüklerinin merkezinin kaymasına neden olabilir, böylece yüzeydeki polarizasyon yükü de buna göre değişir. Genellikle yüzeyi atmosferdeki yüzen yükleri yakalar ve elektriksel denge durumunu korur. Ferroelektriğin yüzeyi elektriksel dengede olduğunda, yüzeyine kızılötesi ışınlar ışınlandığında, ferroelektriğin (tabakanın) sıcaklığı hızla yükselir, polarizasyon yoğunluğu hızla düşer ve bağlı yük keskin bir şekilde azalır; yüzeydeki yüzen yük yavaş yavaş değişirken. Dahili ferroelektrik gövdede herhangi bir değişiklik yoktur.

Sıcaklık değişiminin neden olduğu polarizasyon yoğunluğunun değişmesinden tekrar yüzeydeki elektriksel denge durumuna çok kısa bir sürede, ferroelektriğin yüzeyinde yükün bir kısmının serbest bırakılmasına eşdeğer olan fazla yüzen yükler ortaya çıkar. Bu olaya piroelektrik etki denir. Serbest yükün yüzeydeki bağlı yükü nötralize etmesi uzun zaman aldığından, birkaç saniyeden fazla sürer ve kristalin kendiliğinden polarizasyonunun gevşeme süresi yaklaşık 10-12 saniye gibi çok kısadır. piroelektrik kristal hızlı sıcaklık değişikliklerine tepki verebilir.

# Gaolai pnömatik tip

Gaz, belirli bir hacmi korumak koşuluyla kızılötesi radyasyonu emdiğinde sıcaklık artacak ve basınç artacaktır. Basınç artışının büyüklüğü emilen kızılötesi radyasyon gücüyle orantılıdır, böylece emilen kızılötesi radyasyon gücü ölçülebilir. Yukarıdaki ilkelere göre yapılan kızılötesi dedektörlere gaz dedektörleri adı verilir ve Gao Lai tüpü tipik bir gaz dedektörüdür.

Foton sensörü

Foton kızılötesi dedektörler, malzemelerin elektriksel özelliklerini değiştirmek amacıyla kızılötesi radyasyonun ışınlaması altında fotoelektrik etkiler üretmek için belirli yarı iletken malzemeleri kullanır. Elektriksel özelliklerdeki değişiklikleri ölçerek kızılötesi radyasyonun yoğunluğu belirlenebilir. Fotoelektrik etkiyle yapılan kızılötesi dedektörlere topluca foton dedektörleri adı verilir. Ana özellikleri yüksek hassasiyet, hızlı tepki hızı ve yüksek tepki frekansıdır. Ancak genellikle düşük sıcaklıklarda çalışması gerekir ve algılama bandı nispeten dardır.

Foton dedektörünün çalışma prensibine göre genel olarak harici fotodetektör ve dahili fotodetektör olarak ikiye ayrılabilir. Dahili fotodedektörler fotoiletken dedektörler, fotovoltaik dedektörler ve fotomanyetoelektrik dedektörler olarak ikiye ayrılır.

# Harici fotodetektör (PE cihazı)

Bazı metallerin, metal oksitlerin veya yarı iletkenlerin yüzeyine ışık düştüğünde, foton enerjisi yeterince büyükse yüzey elektron yayabilir. Bu olaya topluca, dış fotoelektrik etkiye ait olan fotoelektron emisyonu adı verilir. Fototüpler ve fotoçoğaltıcı tüpler bu tip foton dedektörlerine aittir. Yanıt hızı hızlıdır ve aynı zamanda fotomultiplier tüp ürünü, tek foton ölçümü için kullanılabilen çok yüksek bir kazanca sahiptir, ancak dalga boyu aralığı nispeten dardır ve en uzun olanı yalnızca 1700 nm'dir.

# Fotoiletken dedektör

Bir yarı iletken gelen fotonları emdiğinde, yarı iletkendeki bazı elektronlar ve delikler iletken olmayan bir durumdan elektriği iletebilen serbest bir duruma geçer, böylece yarı iletkenin iletkenliği artar. Bu olaya fotoiletkenlik etkisi denir. Yarı iletkenlerin fotoiletken etkisi ile yapılan kızılötesi dedektörlere fotoiletken dedektörler denir. Şu anda en yaygın kullanılan foton dedektör türüdür.

# Fotovoltaik dedektör (PU cihazı)

Bazı yarı iletken malzeme yapılarının PN ekleminde kızılötesi radyasyon ışınlandığında, PN bağlantı noktasındaki elektrik alanının etkisi altında, P alanındaki serbest elektronlar N alanına hareket eder ve N alanındaki delikler, PN bağlantı noktasına doğru hareket eder. P alanı. PN bağlantısı açıksa, PN bağlantısının her iki ucunda foto elektromotor kuvveti adı verilen ek bir elektrik potansiyeli üretilir. Foto elektromotor kuvvet etkisi kullanılarak yapılan dedektörlere fotovoltaik dedektörler veya bağlantı kızılötesi dedektörleri adı verilir.

# Optik manyetoelektrik dedektör

Numuneye yanal olarak bir manyetik alan uygulanır. Yarı iletken yüzey fotonları emdiğinde, üretilen elektronlar ve delikler vücuda yayılır. Difüzyon işlemi sırasında, yanal manyetik alanın etkisi nedeniyle elektronlar ve delikler numunenin her iki ucuna doğru kaydırılır. Her iki uç arasında potansiyel bir fark vardır. Bu olaya opto-manyetoelektrik etki denir. Foto-manyetoelektrik etkiden yapılmış dedektörlere foto-manyeto-elektrik dedektörler (PEM cihazları olarak anılır) adı verilir.