最新热探测器3教学讲义ppt.ppt

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1、热探测器3式中，ε’－介质的介电常数；ε”－介质损耗；tanδ=ε”/ε’称为损耗因子。图4介电常数随温度的变化曲线（c）铁电体的频率特性（3）热释电材料的性能参数（a）热释电系数ρ热释电系数：自发极化强度对温度的偏导数（c/(m2K)），用来描述热释电效应的强弱。（b）复介电常数εj（4）几种常用的热释电材料（a）硫酸三甘肽（TGS）（b）氧化物单晶：钽酸锂（LiTaO3）、铌酸锶钡（SBN）3.2热释电探测器的基本原理和响应度（1）结构与基本原理热释电探测器的基本结构：a）面电极结构b）边电极结构图4热释电探测器的结构示意图（a）响应度

2、的频率特性图6电压响应度随频率的变化关系i）当ω＝0时，Rv＝Ri＝0，说明热释电探测器对交变辐射才有响应。ii）当时，属低频段。即电压响应度与频率成正比。iii）当时，Rv的值最大，且与频率无关。热分界点频率电分界点频率iv）当时，属高频段。即电压响应度与频率成反比。图7（b）等效电阻与响应度的关系∴要Rv高，则选用Q1高的材料；要Ri高，则选用Q2高的材料。ε’小的材料宜做面电极结构，ε’大的材料宜做边电极结构。（c）晶体材料的选择（材料优值）将Rv和Ri的表示式改写为：图8等效电阻与响应度的关系i）当时，Rv随等效电阻R增大而增大；i

3、i）当，其他参数不变时，Rv趋于一恒定值。式中：CV为体积比热容，单位为Jcm-3K-1；d为敏感元厚度；ε’为介电常数.∵、仅与材料有关，称Q1为第一材料优值；Q2为第二材料优值。（∵）3.3热释电探测器的噪声和探测率（1）噪声干扰噪声：由外部电的或机械的扰动造成；探测器（含放大器）噪声：温度噪声、介质损耗噪声、热噪声、放大器噪声（电流噪声和电压噪声）图9噪声等效电路噪声等效电路图：（a）温度噪声环境温度的起伏，产生探测器温度的无规则起伏，从而产生温度噪声。在带宽△f内，噪声等效功率为式中α－材料的吸收率；k－玻尔兹曼常数；T－热平衡时的

4、绝对温度；G－探测器与环境进行热交换的热导。则温度噪声电流为：当热传导比热辐射小很多且可忽略时，热释电探测器与外界的热量交换以辐射方式进行，则式中Ri－电流响应度。即热探测器的背景辐射噪声（b）介质损耗噪声是热释电探测器在中频的主要噪声源。原因：晶格热振动引起的，因而本质上也是一种热噪声。介质损耗噪声电流：式中Cp－热释电探测器的电容；δp－热释电探测器的功率损耗角。（c）热噪声这里主要指敏感元负载电阻热噪声。敏感元负载电阻主要取决于栅极偏置电阻。热噪声电流：式中Rg－栅极偏置电阻。（d）放大器噪声前置放大器的等效电流噪声主要来自前放中场效

5、应管的栅极电流的起伏，因此属于散粒噪声。噪声电流：式中e－电子电荷；Ig－（流过场效应管的）栅极电流（等于流过PN结的扩散电流与漂移电流之和）。前置放大器的等效电压噪声主要包括场效应管的1/f噪声、产生复合噪声和沟道的热噪声。在较高频率时，主要是沟道热噪声。噪声电压：式中Rm－晶体管的噪声等效电阻。该噪声在阻抗Z上的噪声电流为：则探测器的总噪声电流为：（2）探测率D*①负载电阻热噪声和栅极电流噪声为主；②介质损耗噪声为主；③前放噪声为主。图10热释电探测器各类噪声源的频谱图（a）温度噪声为主要噪声时，此时显然，只有温度噪声时，NEP和D*与

6、频率无关。（b）频率较低时（以放大器的电流噪声与负载电阻的热噪声为主）此时，（c）频率较高时，（以介质损耗噪声为主）此时，∴要提高探测率，应寻求Q3大的材料，还应减小敏感元的厚度d。又∴当时，∵则若令——第三材料优值，则（d）高频时，以前放的电压噪声为主（此时忽略其他噪声）则∴通过增加吸收率和减小器件的热导G或降温可改善D*。当探测器与外界的热交换以辐射方式进行时，3.4理想探测器及其极限探测率理想热探测器是指只存在温度噪声的热探测器。此时NEP和D*应满足：上式为理想热探测器的极限探测率，即只有温度噪声及辐射热损失时热探测器的归一化探测率

7、，它是所有热探测器的工作极限.精品课件！精品课件！热释电探测器图片：装配式热电偶图片舌咽神经痛湖北省恩施州中心医院概念：局限于舌咽神经或者迷走神经的耳咽支分布区的发作性剧烈疼痛。病因：1、病因不完全明确；2、微血管压迫舌咽神经可能是主要原因。常见的压迫血管：小脑后下动脉、椎动脉等。发病机理：小脑后下动脉等小血管压迫舌咽神经及迷走神经，造成舌咽及迷走神经的脱髓鞘改变，引起舌咽神经的传入冲动与迷走神经之间发生“短路”。临床表现：1、性别：男性好发；年龄：35岁以后；2、疼痛范围：局限于舌咽神经及迷走神经耳支、咽支支配区，即咽后壁、扁桃体窝、舌根

8、和外耳道深部等，可向耳朵、下颌和齿龈放射。多为单侧，双侧少见。3、疼痛性质：如刀割、针刺、触电样，骤发，程度剧烈，历时数秒至一分钟不等，每天发作从几次至几十次；大多数病例有明显的