拿起小本本，我们来撸一遍红外探测器的基础知识

光，分为可见的和不可见的。我们最最熟悉的肯定是五彩斑斓的可见光，而紧挨它两侧的，是紫外和红外两大不可见光的重要势力。今天咱们主要来说说这其中的红外部分。

图源：freep.cn

红光以外的“神秘能量”是…？

1800年，美国天文学家威廉·赫谢尔在研究太阳光谱各部位的效应时，使一支涂黑了的水银温度计受太阳连续光谱照射，发现在红色那一端外水银柱指示出较高的温度，但是并没有任何颜色。赫谢尔认为这种现象，是太阳光中一种“看不见的光”导致的。

1835年，法国科学家安培进一步证实了红外辐射与可视光是同一种类型的光波（电磁波），并将它称为“红外线”。

而对于红外的划分，一直没有一个统一的定义，目前常有两种分法：

一种为：

近红外波段：0.72 μm~1.5 μm

中红外波段：1.5 μm~5.6 μm

远红外波段：5.6 μm~1000 μm

另一种为：

近红外波段：0.76 μm ~25 μm

中红外波段：25 μm ~30 μm

远红外波段：30 μm ~1000 μm

在红外波段中，波长以μm 为单位，频率用cm-1，它表明在真空中1cm路程内所含波长的数目。在红外光谱学中，通常用“波数”ū 这个参数来表证。

典型黑体辐射谱

典型红外发射光源

红外线有啥特性？

红外线和可见光一样都是电磁波，因此也具有可见光的一般性质，如遵从反射和折射定律；存在着干涉、衍射和偏振及介质中的吸收和散射现象。由于电磁波具有波粒二象性，所以红外线还以光子形式存在。

光的能量以光量子为单位，即普朗克（Planck）常数h=6.623*10-34J∙s。

红外线和可见光一样具有直线传播特性，并服从可见光的反射、吸收、透射规律。

反射率：Pp/P=p；吸收率：Pa /P=a；透射率：Pτ /P=τ ∴ a + p+τ= 1

产生红外线的机理与其它波长的电磁波是不同的，它也有着一系列自己的特性，这也是我们在红外线应用中所必须熟知的前提：

# 需要红外探测器才能显示

由于人眼见不到红外线，所以在研究与应用时，就必须要有对红外线敏感的探测器，如利用其敏感效应而制造的各类热敏感探测器，利用其电效应而制成的各类光电探测器等。

# 光化学作用较差

红外线光子能量小，例如波长为100μｍ的红外光子，其能量仅为可见光光子能量的1 /200。由于其光化学作用比可见光差，不能使普通相底上的溴化银分子分解，所以普通照相胶片不易感光。红外摄影底片是在感光乳剂中加入一定的特种材料，才能使红外线感光。

# 热效应显著

与可见光相比热效应显著，如当手靠近白炽电灯时，皮肤有强烈的灼热感，因白灼电灯光线中有大量红外线；当手靠近日光灯时，则几乎感觉不到热的刺激，因其不含有红外线。太阳光中约70％是红外线，故太阳光温暖。

# 易被一般物质所吸收

红外线易被一般物质所吸收，穿透力也较弱。

典型红外探测器和激光器

可以“看见”红外线的红外探测器

上面我们也提到了，红外探测器可以分为两类：

1）光电传感器

2）热传感器

这里我们主要来说说光电传感器。光电型红外探测器是利用某些半导体材料，在红外辐射的照射下产生光电效应，使材料的电学性质发生变化，通过测量电学性质的变化，可以确定红外辐射的强弱。这类探测器灵敏度高，响应速度快，响应频率高，但一般需在低温下工作，探测波段也较窄。

根据光子探测器的工作原理一般可有如下分类：

1）外光电探测器

2）内光电探测器：

· 光电导探测器

· 光伏探测器

· 光磁电探测器

# 外光电探测器

当光入射到某些金属、金属氧化物或半导体表面时，如果光子能量足够大，能使其表面发射电子，这种现象统称为光电子发射，属于外光电效应。

光电管、光电倍增管都属于这种类型的光子探测器。响应速度快，同时像光电倍增管产品具有非常高的增益，可以用于单光子测量，不过只是波长范围相对较窄，最长也只有1700nm。

滨松红外光电倍增管

# 光电导探测器

当半导体吸收入射光子后，半导体内有些电子和空穴从原来不导电的束缚状态，转变到能导电的自由状态，从而使半导体的电导率增加，这种现象称为光电导效应。

利用半导体的光电导效应制成的红外探测器，叫做光电导探测器。它也是目前种类最多、应用最广的一类光电探测器。

滨松InSb光电导探测器

# 光生伏特探测器

当红外辐射照射在某些半导体材料结构的PN结上，在PN结内电场的作用下，P区的自由电子移向N区，N区的空穴向P区移动。如果PN结是开路的，则在PN结两端产生一个附加电势称为光生电动势。利用此效应制成的探测器，称为光生伏特探测器，或结型红外探测器。

滨松InAsSb光伏探测器

# 光磁电探测器

在样品横向加一磁场，当半导体表面吸收光子后所产生的电子和空穴随即向体内扩散，在扩散过程中由于受横向磁场的作用，电子和空穴分别向样品两端偏移，在样品两端产生电位差。这种现象叫做光磁电效应。利用此效应制成的探测器，称为光磁电探测器。

通过下面这张图，我们可以清楚看到各类典型的光电型红外传感器类型以及探测率的情况：

（点开可看大图）

滨松拥有种类丰富的红外探测器产品，包括近红外光电倍增管、光伏探测器、光电导探测器、双色传感器、热传感器、光子牵引传感器等等。

为了帮助大家更加了解这些探测器，以至于更好的选择和使用。接下来，除了对上面提到的几类探测器产品的总体介绍以外，还会重点将红外探测器15个常见参数进行解析，并奉上基本的红外探测器挑选规则。