Segundo a clasificación, os sensores infravermellos pódense dividir en sensores térmicos e sensores de fotóns.

Sensor térmico

O detector térmico usa o elemento de detección para absorber a radiación infravermella para producir un aumento de temperatura, e logo acompañado de cambios en certas propiedades físicas. Medindo os cambios nestas propiedades físicas pódese medir a enerxía ou potencia que absorbe. O proceso específico é o seguinte: O primeiro paso é absorber a radiación infravermella polo detector térmico para provocar un aumento da temperatura; o segundo paso é utilizar algúns efectos de temperatura do detector térmico para converter o aumento da temperatura nun cambio de electricidade. Hai catro tipos de cambios de propiedades físicas que se usan habitualmente: tipo termistor, tipo termopar, tipo piroeléctrico e tipo pneumático Gaolai.

# Tipo de termistor

Despois de que o material sensible á calor absorbe a radiación infravermella, a temperatura aumenta e o valor da resistencia cambia. A magnitude do cambio de resistencia é proporcional á enerxía de radiación infravermella absorbida. Os detectores de infravermellos feitos cambiando a resistencia despois de que unha substancia absorbe a radiación infravermella chámanse termistores. Os termistores úsanse a miúdo para medir a radiación térmica. Hai dous tipos de termistores: metálicos e semicondutores.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): valor de resistencia; T: temperatura; A, C, D: constantes que varían co material.

O termistor metálico ten un coeficiente de temperatura positivo de resistencia e o seu valor absoluto é menor que o dun semicondutor. A relación entre resistencia e temperatura é basicamente lineal e ten unha forte resistencia a altas temperaturas. Utilízase principalmente para a medición de simulación de temperatura;

Os termistores de semicondutores son todo o contrario, usados ​​para a detección de radiación, como alarmas, sistemas de protección contra incendios e busca e seguimento de radiadores térmicos.

# Tipo de termopar

O termopar, tamén chamado termopar, é o dispositivo de detección termoeléctrico máis antigo, e o seu principio de funcionamento é o efecto piroeléctrico. Unha unión composta por dous materiais condutores diferentes pode xerar forza electromotriz na unión. O extremo do termopar que recibe radiación chámase extremo quente e o outro extremo chámase extremo frío. O chamado efecto termoeléctrico, é dicir, se estes dous materiais condutores diferentes están conectados nun bucle, cando a temperatura nas dúas unións é diferente, xerarase corrente no bucle.

Para mellorar o coeficiente de absorción, instálase folla de ouro negro no extremo quente para formar o material do termopar, que pode ser metálico ou semicondutor. A estrutura pode ser unha liña ou unha entidade en forma de tira, ou unha película delgada feita mediante tecnoloxía de deposición ao baleiro ou tecnoloxía de fotolitografía. Os termopares de tipo de entidade úsanse principalmente para medir a temperatura, e os termopares de tipo de película delgada (que consisten en moitos termopares en serie) úsanse principalmente para medir a radiación.

A constante de tempo do detector de infravermellos tipo termopar é relativamente grande, polo que o tempo de resposta é relativamente longo e as características dinámicas son relativamente pobres. A frecuencia do cambio de radiación no lado norte debe ser xeralmente inferior a 10 HZ. En aplicacións prácticas, varios termopares adoitan conectarse en serie para formar unha termopila para detectar a intensidade da radiación infravermella.

# Tipo piroeléctrico

Os detectores de infravermellos piroeléctricos están feitos de cristais piroeléctricos ou "ferroeléctricos" con polarización. O cristal piroeléctrico é un tipo de cristal piezoeléctrico, que ten unha estrutura non centrosimétrica. No estado natural, os centros de carga positiva e negativa non coinciden en certas direccións e na superficie do cristal fórmanse unha certa cantidade de cargas polarizadas, que se denomina polarización espontánea. Cando a temperatura do cristal cambia, pode facer que o centro das cargas positivas e negativas do cristal cambie, polo que a carga de polarización na superficie cambia en consecuencia. Normalmente a súa superficie capta cargas flotantes na atmosfera e mantén un estado de equilibrio eléctrico. Cando a superficie do ferroeléctrico está en equilibrio eléctrico, cando se irradian raios infravermellos na súa superficie, a temperatura do ferroeléctrico (folla) aumenta rapidamente, a intensidade de polarización cae rapidamente e a carga ligada diminúe bruscamente; mentres que a carga flotante na superficie cambia lentamente. Non hai cambios no corpo ferroeléctrico interno.

En moi pouco tempo desde o cambio na intensidade de polarización provocado polo cambio de temperatura ata o estado de equilibrio eléctrico na superficie de novo, aparecen sobre a superficie do ferroeléctrico un exceso de cargas flotantes, o que equivale a liberar unha parte da carga. Este fenómeno chámase efecto piroeléctrico. Dado que a carga gratuíta leva moito tempo neutralizar a carga unida na superficie, leva máis de uns segundos e o tempo de relaxación da polarización espontánea do cristal é moi curto, uns 10-12 segundos, polo que o O cristal piroeléctrico pode responder a cambios rápidos de temperatura.

# Tipo pneumático Gaolai

Cando o gas absorbe a radiación infravermella baixo a condición de manter un determinado volume, a temperatura aumentará e a presión aumentará. A magnitude do aumento da presión é proporcional á potencia de radiación infravermella absorbida, polo que se pode medir a potencia de radiación infravermella absorbida. Os detectores de infravermellos feitos polos principios anteriores chámanse detectores de gas e o tubo Gao Lai é un detector de gas típico.

Sensor de fotón

Os detectores de infravermellos de fotóns usan certos materiais semicondutores para producir efectos fotoeléctricos baixo a irradiación da radiación infravermella para cambiar as propiedades eléctricas dos materiais. Medindo os cambios nas propiedades eléctricas, pódese determinar a intensidade da radiación infravermella. Os detectores infravermellos feitos polo efecto fotoeléctrico chámanse colectivamente detectores de fotóns. As principais características son a alta sensibilidade, a velocidade de resposta rápida e a alta frecuencia de resposta. Pero xeralmente necesita funcionar a baixas temperaturas e a banda de detección é relativamente estreita.

Segundo o principio de funcionamento do detector de fotóns, xeralmente pódese dividir nun fotodetector externo e un fotodetector interno. Os fotodetectores internos divídense en detectores fotocondutores, detectores fotovoltaicos e detectores fotomagnetoeléctricos.

# Fotodetector externo (dispositivo PE)

Cando a luz incide na superficie de certos metais, óxidos metálicos ou semicondutores, se a enerxía fotónica é suficientemente grande, a superficie pode emitir electróns. Este fenómeno coñécese colectivamente como emisión de fotoelectróns, que pertence ao efecto fotoeléctrico externo. Os fototubos e os tubos fotomultiplicadores pertencen a este tipo de detectores de fotóns. A velocidade de resposta é rápida e, ao mesmo tempo, o produto do tubo fotomultiplicador ten unha ganancia moi alta, que se pode usar para medir un fotón único, pero o rango de lonxitude de onda é relativamente estreito e o máis longo é de só 1700 nm.

# Detector fotocondutor

Cando un semicondutor absorbe fotóns incidentes, algúns electróns e buratos no semicondutor pasan dun estado non condutor a un estado libre que pode conducir electricidade, aumentando así a condutividade do semicondutor. Este fenómeno chámase efecto de fotocondutividade. Os detectores infravermellos feitos polo efecto fotocondutor dos semicondutores chámanse detectores fotocondutores. Na actualidade, é o tipo de detector de fotóns máis utilizado.

# Detector fotovoltaico (dispositivo PU)

Cando a radiación infravermella se irradia na unión PN de certas estruturas de materiais semicondutores, baixo a acción do campo eléctrico na unión PN, os electróns libres da área P móvense á área N e os buratos da área N móvense á zona N. Área P. Se a unión PN está aberta, xérase un potencial eléctrico adicional nos dous extremos da unión PN chamado forza fotoelectromotriz. Os detectores feitos mediante o efecto da forza fotoelectromotriz chámanse detectores fotovoltaicos ou detectores infravermellos de unión.

# Detector óptico magnetoeléctrico

Aplícase un campo magnético lateralmente á mostra. Cando a superficie do semicondutor absorbe fotóns, os electróns e ocos xerados son difundidos no corpo. Durante o proceso de difusión, os electróns e os buratos desprázanse nos dous extremos da mostra debido ao efecto do campo magnético lateral. Hai unha diferenza de potencial entre ambos os extremos. Este fenómeno chámase efecto opto-magnetoeléctrico. Os detectores feitos de efecto foto-magnetoeléctrico chámanse detectores foto-magneto-eléctricos (denominados dispositivos PEM).