硅基红外热堆中热电偶尺寸和对数对探测性能的影响

分析了多晶硅-金集成热堆中热电偶的尺寸和对数对热堆性能的影响,对非接触红外测温的实用型热堆提出了设计和改进的思路.随着热电偶对数的增加,时间常数减小,响应率增大,探测率出现最大值.减小热电偶的长度可以减小热堆内阻和时间常数.多晶硅横截面积和金横截面积的比值接近最佳比值时,探测率呈最大值3×10scm@Hz1/2@W-1.     

硅基红外热堆中热电偶尺寸和对数对探测性能的影响

分析了多晶硅 -金集成热堆中热电偶的尺寸和对数对热堆性能的影响 ,对非接触红外测温的实用型热堆提出了设计和改进的思路 .随着热电偶对数的增加 ,时间常数减小 ,响应率增大 ,探测率出现最大值 .减小热电偶的长度可以减小热堆内阻和时间常数 .多晶硅横截面积和金横截面积的比值接近最佳比值时 ,探测率呈最大值 3× 10 8cm· Hz1 / 2· W- 1 .     

热释电红外传感器的应用传感器应用之二

红外线是指波长在0.76μm～1mm之间的电磁波,其中3～5μm以及8～14μm波段的红外线受大气吸收很少,称为大气层的红外窗口.这个波段的红外线可用于长距离通讯,例如红外遥控电路.图1显示了红外线在大气中透射率的分光特性.     

硅基热电堆真空传感器的制造技术

发展了一种与CMOS工艺完全兼容并可在商业化的1.2μm标准CMOS生产流水线上进行流片的硅基热电堆真空传感器的制造技术与流程.传感器为悬浮的多层复合薄膜结构,其上制作了n型多晶硅加热器和20对由p型多晶硅条和铝条构成的热电堆.利用标准制造工艺中铝层图形的掩蔽作用,使用干法刻蚀工艺一方面去除了传感器表面的SiNx层,使复合介质薄膜减至三层介质,即场氧化层、硼磷硅玻璃和层间介质,从而提高了传感器响应率;另一方面去除了传感器区域内腐蚀孔中的多层介质,将其中的硅衬底裸露,以便完成后续的四甲基氢氧化铵(TMAH)体硅各向异性腐蚀工艺,使传感器成为悬浮绝热结构,这种工艺具备铝保护性能,因此腐蚀中无需任何掩模.最终得到的器件尺寸为124 μm×100 μm,在空气压强为0.1 Pa～105 Pa之间的响应电压为26 mV～50 mV,响应时间为0.9 ms～1.3 ms.这种器件的制造技术具有工艺简单、成品率高、成本低、重复性好等特点.     

密闭式红外传感器的结构热设计研究

通过对密闭式红外传感器在高温环境下工作时的稳态热设计计算,进行产品的结构分析,并对该产品的结构热设计进行研究。利用Icepak热仿真软件对产品散热翅片的结构和风扇的选择与位置进行优化。最后根据仿真结果进行辅助结构热设计,进而达到节约设计成本,提高产品研发效率和产品可靠性的效果。     

微机械非制冷红外热电堆探测器

近年来,非制冷红外探测器应用和开发一直是令人关注的焦点之一,详细介绍了几种现阶段流行的非制冷热电堆探测器的工艺制作方法以及所用材料,并介绍了近几年来热电堆探测器的发展情况.     

CMOS工艺兼容的热电堆红外探测器

提出了一种CMOS工艺兼容的、并采用XeF2气体干法刻蚀工艺释放的热电堆红外探测器.探测器包括硅基体、框架、热电堆、支撑臂、红外吸收层、刻蚀开口等.作为红外吸收层的氧化硅/氮化硅复合介质膜具有多种形状的腐蚀开口,使用各向同性的干法刻蚀从正面刻蚀衬底释放器件.探测器尺寸为2 mm×2 mm,由20对多晶硅-铝热电偶组成,串联电阻16～18 kΩ.释放后的器件特性响应率13～15 V/W,探测率(1.85～2.15)×107 cmHz1/2/W,时间常数20～25ms.     

Electrodeposition and Thermoelectric Characteristics of Bi<Subscript>2</Subscript>Te<Subscript>3</Subscript> and Sb<Subscript>2</Subscript>Te<Subscript>3</Subscript> Films for Thermopile Sensor Applications

A thermopile sensor was processed on a glass substrate by electrodeposition of n-type bismuth telluride (Bi-Te) and p-type antimony telluride (Sb-Te) films. The n-type Bi-Te film electrodeposited at −50 mV in a 50 mM electrolyte with a Bi/(Bi + Te) mole ratio of 0.5 exhibited a Seebeck coefficient of −51.6 μV/K and a power factor of 7.1 × 10⁻⁴ W/K² · m. The p-type Sb-Te film electroplated at 20 mV in a 70 mM solution with an Sb/(Sb + Te) mole ratio of 0.9 exhibited a Seebeck coefficient of 52.1 μV/K and a power factor of 1.7 × 10⁻⁴ W/K² · m. A thermopile sensor composed of 196 pairs of the p-type Sb-Te and the n-type Bi-Te thin-film legs exhibited sensitivity of 7.3 mV/K.     

CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器的设计

提出了一种与 CMOS 工艺兼容、高响应率、低噪声的微机械热电堆红外探测器.该结构热电偶数目为两对,材料为P/N型多晶硅,吸收层材料为TiN.采用较少热电偶对的方式来降低噪声,引入共振谐振腔结构来提高红外吸收率.阐述了探测器的基本工作原理,通过仿真得到其重要的性能参数,并给出了器件具体的工艺流程,对器件尺寸进行了优化.理论上,其响应率大于1000 V/W,探测率大于2×108 cmHz1/2W-1,噪声等效温差小于20 mK,时间常数小于10 ms,电阻值小于20 k?.     

一种与CMOS工艺兼容的热电堆红外探测器

报道了一种与CMOS工艺兼容的微机械热电堆红外探测器.提出了具有一对热电偶的两层悬浮结构,其占空因子达到80％以上,并采用P/N多晶硅作为热电偶材料,黑硅作为吸收层材料.给出了器件的工作原理,对性能优化与制作的工艺流程进行了分析,结合所选材料的基本参数,得到了优化后的结构尺寸.通过理论计算,可以获得响应率大于1000 V/W,探测率大于1×108 cmHz1/2W-1,时间常数小于40 ms,噪声等效温差小于30 mK的性能优良的热电堆红外探测器.该器件的吸收层位于结构中的顶层,金属布线位于底层,便于与后续电路集成.单元大小为25 μm×25 μm,有利于制作非制冷红外焦平面阵列.     

热电堆型激光功率计设计与仿真

针对紫外、可见、红外等激光器输出功率测试需求,提出一种由传热体、吸收层、绝缘层和热电偶构成的热电堆型激光功率计.结合热效应和塞贝克效应理论,采用Solidworks三维设计软件构建不同关键结构尺寸的模型,通过ANSYS Workbench仿真软件建立了热电耦合仿真分析模型,分析关键结构尺寸参数对输出电压以及温度分布的影...     

硅微机械电子隧穿红外探测器

介绍了一种新型的非制冷高灵敏度硅微机械电子隧穿红外探测器的工作原理 ,详细描述了这种红外探测器的设计思想和制作工艺 ,采用微机械体硅加工的三层硅结构制作出探测器原理样品 ,通过和反馈电路 (包括前置放大电路 )连接测试表明 :电子隧穿位移传感器部分的分辨率可达 10 -4 nm/ Hz,红外探测器样品已能敏感红外信号。     

正面腐蚀方法制作新型微机械红外热堆探测器

阐述了微机械制造工艺制作红外热堆探测器的方法,其采用新的正面湿法腐蚀的方法释放体硅,获得悬梁结构的红外热堆探测器。该探测器用LPCVD（低压化学气相沉积）氮化硅膜,与热氧化得到的氧化硅膜形成三明治结构作为热偶对的支撑结构;热偶材料采用多晶硅与金属。实验结果表明这是一种很有前景的制作方法。     

基于FPGA微型红外热电堆探测器空间应用

红外地球敏感器是卫星控制分系统的重要姿态测量部件,提供卫星相对于地球辐射圆盘俯仰和滚动方向的姿态信息.为进行新一代微型红外地球敏感器研制,开展了基于FPGA的微型红外热电堆探测器空间应用研究,介绍了红外热电堆技术,采用探测器技术指标,对探测器的圆环效应、温度补偿、响应补偿、非均匀校正、盲元处理进行了研究,实现了红外地球敏感器图像处理系统的方案设计与FPGA设计.测试结果表明,姿态测量偏差小于0.2°,基于FPGA微型红外热电堆探测器设计,能够应用于卫星姿态测量,具有小型化、低功耗、低成本特点,具有替代传统机械扫描式红外地球敏感器潜力,具有广阔的应用前景.     

原子层热电堆材料的激光感生热电电压

测量了La1-xSrxMnO3(LSMO),La1-xPbxMnO3(LPMO)和La1-xSrxCoO3(LSCO)三种薄膜在不同激光波长下的激光感生热电电压(LITV).利用脉冲激光沉积(PLD),在LaAlO3倾斜衬底上制备了钙钛矿结构的三种薄膜,并用电脑采集系统和锁相斩波系统对激光感生热电电压信号进行测量。发现不同波长下信号的灵敏度和响应时间各不相同,激光波长为532nm和632.8nm时LSMO灵敏度最大而LSCO最小,但响应时间恰好相反。波长为808nm时LPMO灵敏度最好。