Conform clasificării, senzorii cu infraroșu pot fi împărțiți în senzori termici și senzori fotoni.

Senzor termic

Detectorul termic folosește elementul de detectare pentru a absorbi radiația infraroșie pentru a produce o creștere a temperaturii și apoi însoțită de modificări ale anumitor proprietăți fizice. Măsurarea modificărilor acestor proprietăți fizice poate măsura energia sau puterea pe care o absoarbe. Procesul specific este următorul: primul pas este absorbția radiației infraroșii de către detectorul termic pentru a provoca o creștere a temperaturii; al doilea pas este utilizarea unor efecte de temperatură ale detectorului termic pentru a converti creșterea temperaturii într-o schimbare a energiei electrice. Există patru tipuri de modificări ale proprietăților fizice utilizate în mod obișnuit: tip termistor, tip termocuplu, tip piroelectric și tip pneumatic Gaolai.

# Tip termistor

După ce materialul termosensibil absoarbe radiația infraroșie, temperatura crește și valoarea rezistenței se modifică. Mărimea schimbării rezistenței este proporțională cu energia radiației infraroșii absorbită. Detectoarele cu infraroșu realizate prin modificarea rezistenței după ce o substanță absoarbe radiația infraroșie se numesc termistori. Termistorii sunt adesea folosiți pentru a măsura radiația termică. Există două tipuri de termistori: metal și semiconductor.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): valoarea rezistenței; T: temperatura; A, C, D: constante care variază în funcție de material.

Termistorul metalic are un coeficient de temperatură pozitiv al rezistenței, iar valoarea sa absolută este mai mică decât cea a unui semiconductor. Relația dintre rezistență și temperatură este practic liniară și are o rezistență puternică la temperaturi ridicate. Este folosit mai ales pentru măsurarea prin simulare a temperaturii;

Termistoarele semiconductoare sunt exact opusul, utilizate pentru detectarea radiațiilor, cum ar fi alarmele, sistemele de protecție împotriva incendiilor și căutarea și urmărirea radiatoarelor termice.

# Tip termocuplu

Termocuplul, numit și termocuplu, este cel mai vechi dispozitiv de detectare termoelectric, iar principiul său de funcționare este efectul piroelectric. O joncțiune compusă din două materiale conductoare diferite poate genera forță electromotoare la joncțiune. Capătul termocuplului care primește radiația se numește capăt fierbinte, iar celălalt capăt se numește capăt rece. Așa-numitul efect termoelectric, adică dacă aceste două materiale conductoare diferite sunt conectate într-o buclă, atunci când temperatura la cele două îmbinări este diferită, se va genera curent în buclă.

Pentru a îmbunătăți coeficientul de absorbție, folie de aur negru este instalată pe capătul fierbinte pentru a forma materialul termocuplului, care poate fi metal sau semiconductor. Structura poate fi fie o linie sau o entitate în formă de bandă, fie o peliculă subțire realizată prin tehnologia depunerii în vid sau tehnologia fotolitografiei. Termocuplurile de tip entitate sunt utilizate în principal pentru măsurarea temperaturii, iar termocuplurile de tip film subțire (formate din multe termocupluri în serie) sunt utilizate în principal pentru măsurarea radiațiilor.

Constanta de timp a detectorului cu infraroșu de tip termocuplu este relativ mare, astfel încât timpul de răspuns este relativ lung, iar caracteristicile dinamice sunt relativ slabe. Frecvența schimbării radiației pe partea de nord ar trebui să fie în general sub 10 HZ. În aplicațiile practice, mai multe termocupluri sunt adesea conectate în serie pentru a forma o termopilă pentru a detecta intensitatea radiației infraroșii.

# Tip piroelectric

Detectoarele piroelectrice în infraroșu sunt fabricate din cristale piroelectrice sau „feroelectrice” cu polarizare. Cristalul piroelectric este un fel de cristal piezoelectric, care are o structură non-centrosimetrică. În stare naturală, centrii de sarcină pozitiv și negativ nu coincid în anumite direcții, iar pe suprafața cristalului se formează o anumită cantitate de sarcini polarizate, ceea ce se numește polarizare spontană. Atunci când temperatura cristalului se schimbă, poate determina deplasarea centrului sarcinilor pozitive și negative ale cristalului, astfel încât sarcina de polarizare de pe suprafață se schimbă în consecință. De obicei, suprafața sa captează sarcinile plutitoare în atmosferă și menține o stare de echilibru electric. Când suprafața feroelectricului este în echilibru electric, când razele infraroșii sunt iradiate pe suprafața sa, temperatura feroelectricului (foii) crește rapid, intensitatea polarizării scade rapid, iar sarcina legată scade brusc; în timp ce sarcina plutitoare de la suprafață se modifică lent. Nu există nicio modificare în corpul feroelectric intern.

Într-un timp foarte scurt de la modificarea intensității de polarizare cauzată de schimbarea temperaturii până la starea de echilibru electric la suprafață din nou, pe suprafața feroelectricului apar sarcini plutitoare în exces, ceea ce echivalează cu eliberarea unei părți din sarcină. Acest fenomen se numește efect piroelectric. Deoarece este nevoie de mult timp pentru ca încărcarea liberă să neutralizeze încărcătura legată la suprafață, este nevoie de mai mult de câteva secunde, iar timpul de relaxare al polarizării spontane a cristalului este foarte scurt, aproximativ 10-12 secunde, deci Cristalul piroelectric poate răspunde la schimbările rapide de temperatură.

# Gaolai tip pneumatic

Când gazul absoarbe radiația infraroșie în condiția menținerii unui anumit volum, temperatura va crește și presiunea va crește. Mărimea creșterii presiunii este proporțională cu puterea radiației infraroșii absorbite, astfel încât puterea radiației infraroșii absorbite poate fi măsurată. Detectoarele cu infraroșu realizate după principiile de mai sus se numesc detectoare de gaz, iar tubul Gao Lai este un detector de gaz tipic.

Senzor de fotoni

Detectoarele de fotoni în infraroșu folosesc anumite materiale semiconductoare pentru a produce efecte fotoelectrice sub iradierea radiației infraroșii pentru a modifica proprietățile electrice ale materialelor. Măsurând modificările proprietăților electrice, se poate determina intensitatea radiației infraroșii. Detectoarele în infraroșu realizate prin efectul fotoelectric sunt numiți în mod colectiv detectoare de fotoni. Principalele caracteristici sunt sensibilitatea ridicată, viteza de răspuns rapidă și frecvența mare de răspuns. Dar, în general, trebuie să funcționeze la temperaturi scăzute, iar banda de detectare este relativ îngustă.

Conform principiului de funcționare al detectorului de fotoni, acesta poate fi, în general, împărțit într-un fotodetector extern și un fotodetector intern. Fotodetectoarele interne sunt împărțite în detectoare fotoconductoare, detectoare fotovoltaice și detectoare fotomagnetoelectrice.

# Fotodetector extern (dispozitiv PE)

Când lumina incide pe suprafața anumitor metale, oxizi de metal sau semiconductori, dacă energia fotonului este suficient de mare, suprafața poate emite electroni. Acest fenomen este denumit colectiv emisie de fotoelectroni, care aparține efectului fotoelectric extern. Fototuburile și tuburile fotomultiplicatoare aparțin acestui tip de detector de fotoni. Viteza de răspuns este rapidă și, în același timp, produsul tubului fotomultiplicator are un câștig foarte mare, care poate fi utilizat pentru măsurarea unui singur foton, dar intervalul de lungimi de undă este relativ îngustă, iar cea mai lungă este de numai 1700 nm.

# Detector fotoconductiv

Când un semiconductor absoarbe fotonii incidenti, unii electroni și găurile din semiconductor se schimbă dintr-o stare neconductivă într-o stare liberă care poate conduce electricitatea, crescând astfel conductivitatea semiconductorului. Acest fenomen se numește efect de fotoconductivitate. Detectoarele cu infraroșu realizate prin efectul fotoconductiv al semiconductorilor se numesc detectoare fotoconductoare. În prezent, este cel mai utilizat tip de detector de fotoni.

# Detector fotovoltaic (dispozitiv PU)

Când radiația infraroșie este iradiată pe joncțiunea PN a anumitor structuri de materiale semiconductoare, sub acțiunea câmpului electric din joncțiunea PN, electronii liberi din zona P se deplasează în zona N, iar găurile din zona N se deplasează în zona N. zona P. Dacă joncțiunea PN este deschisă, se generează un potențial electric suplimentar la ambele capete ale joncțiunii PN numită forță foto electromotoare. Detectoarele realizate prin utilizarea efectului de forță foto-electromotoare se numesc detectoare fotovoltaice sau detectoare cu infraroșu de joncțiune.

# Detector optic magnetoelectric

Un câmp magnetic este aplicat lateral probei. Când suprafața semiconductorului absoarbe fotonii, electronii și găurile generate sunt difuzate în corp. În timpul procesului de difuzie, electronii și găurile sunt compensate la ambele capete ale probei datorită efectului câmpului magnetic lateral. Există o diferență de potențial între ambele capete. Acest fenomen se numește efect opto-magnetoelectric. Detectoarele realizate cu efect foto-magnetoelectric se numesc detectoare foto-magneto-electrice (denumite dispozitive PEM).