Segons la classificació, els sensors d'infrarojos es poden dividir en sensors tèrmics i sensors de fotons.

Sensor tèrmic

El detector tèrmic utilitza l'element de detecció per absorbir la radiació infraroja per produir un augment de temperatura, i després acompanyat de canvis en determinades propietats físiques. Mesurar els canvis en aquestes propietats físiques pot mesurar l'energia o la potència que absorbeix. El procés específic és el següent: El primer pas és absorbir la radiació infraroja pel detector tèrmic per provocar un augment de la temperatura; el segon pas és utilitzar alguns efectes de temperatura del detector tèrmic per convertir l'augment de temperatura en un canvi d'electricitat. Hi ha quatre tipus de canvis de propietats físiques que s'utilitzen habitualment: tipus de termistor, tipus de termoparell, tipus piroelèctric i tipus pneumàtic Gaolai.

# Tipus de termistor

Després que el material sensible a la calor absorbeixi la radiació infraroja, la temperatura augmenta i el valor de la resistència canvia. La magnitud del canvi de resistència és proporcional a l'energia de radiació infraroja absorbida. Els detectors d'infrarojos que es fan canviant la resistència després que una substància absorbeixi la radiació infraroja s'anomenen termistors. Els termistors s'utilitzen sovint per mesurar la radiació tèrmica. Hi ha dos tipus de termistors: metàl·lics i semiconductors.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): valor de resistència; T: temperatura; A, C, D: constants que varien amb el material.

El termistor metàl·lic té un coeficient de resistència de temperatura positiu i el seu valor absolut és més petit que el d'un semiconductor. La relació entre resistència i temperatura és bàsicament lineal i té una forta resistència a alta temperatura. S'utilitza principalment per a la mesura de simulació de temperatura;

Els termistors semiconductors són tot el contrari, utilitzats per a la detecció de radiació, com ara alarmes, sistemes de protecció contra incendis i cerca i seguiment de radiadors tèrmics.

# Tipus de termoparell

El termoparell, també anomenat termoparell, és el dispositiu de detecció termoelèctric més antic i el seu principi de funcionament és l'efecte piroelèctric. Una unió composta per dos materials conductors diferents pot generar força electromotriu a la unió. L'extrem del termoparell que rep la radiació s'anomena extrem calent i l'altre extrem s'anomena extrem fred. L'anomenat efecte termoelèctric, és a dir, si aquests dos materials conductors diferents estan connectats en un bucle, quan la temperatura a les dues articulacions és diferent, es generarà corrent al bucle.

Per millorar el coeficient d'absorció, s'instal·la una làmina d'or negre a l'extrem calent per formar el material del termopar, que pot ser metàl·lic o semiconductor. L'estructura pot ser una línia o una entitat en forma de tira, o una pel·lícula fina feta mitjançant tecnologia de deposició al buit o tecnologia de fotolitografia. Els termoparells de tipus entitat s'utilitzen principalment per mesurar la temperatura, i els termoparells de pel·lícula fina (constituïts per molts termoparells en sèrie) s'utilitzen principalment per mesurar la radiació.

La constant de temps del detector d'infrarojos tipus termoparell és relativament gran, de manera que el temps de resposta és relativament llarg i les característiques dinàmiques són relativament pobres. La freqüència del canvi de radiació al costat nord hauria de ser generalment inferior a 10 HZ. En aplicacions pràctiques, sovint es connecten diversos termoparells en sèrie per formar una termopila per detectar la intensitat de la radiació infraroja.

# Tipus piroelèctric

Els detectors d'infrarojos piroelèctrics estan fets de cristalls piroelèctrics o "ferroelèctrics" amb polarització. El cristall piroelèctric és una mena de cristall piezoelèctric, que té una estructura no centrosimètrica. A l'estat natural, els centres de càrrega positiva i negativa no coincideixen en determinades direccions i es formen una certa quantitat de càrregues polaritzades a la superfície del cristall, que s'anomena polarització espontània. Quan la temperatura del cristall canvia, pot fer que el centre de les càrregues positives i negatives del cristall es desplaci, de manera que la càrrega de polarització a la superfície canvia en conseqüència. Normalment la seva superfície capta càrregues flotants a l'atmosfera i manté un estat d'equilibri elèctric. Quan la superfície del ferroelèctric està en equilibri elèctric, quan s'irradien raigs infrarojos a la seva superfície, la temperatura del ferroelèctric (full) augmenta ràpidament, la intensitat de polarització baixa ràpidament i la càrrega lligada disminueix bruscament; mentre que la càrrega flotant a la superfície canvia lentament. No hi ha cap canvi en el cos ferroelèctric intern.

En molt poc temps des del canvi en la intensitat de polarització provocat pel canvi de temperatura fins a l'estat d'equilibri elèctric a la superfície de nou, apareixen excés de càrregues flotants a la superfície del ferroelèctric, que equival a alliberar una part de la càrrega. Aquest fenomen s'anomena efecte piroelèctric. Com que la càrrega gratuïta triga molt a neutralitzar la càrrega lligada a la superfície, triga més d'uns pocs segons i el temps de relaxació de la polarització espontània del cristall és molt curt, uns 10-12 segons, de manera que el El cristall piroelèctric pot respondre a canvis ràpids de temperatura.

# Tipus pneumàtic Gaolai

Quan el gas absorbeix la radiació infraroja amb la condició de mantenir un cert volum, la temperatura augmentarà i la pressió augmentarà. La magnitud de l'augment de pressió és proporcional a la potència de radiació infraroja absorbida, de manera que es pot mesurar la potència de radiació infraroja absorbida. Els detectors d'infrarojos fets pels principis anteriors s'anomenen detectors de gas, i el tub Gao Lai és un detector de gas típic.

Sensor de fotons

Els detectors d'infrarojos de fotons utilitzen certs materials semiconductors per produir efectes fotoelèctrics sota la irradiació de la radiació infraroja per canviar les propietats elèctriques dels materials. Mitjançant la mesura dels canvis en les propietats elèctriques, es pot determinar la intensitat de la radiació infraroja. Els detectors d'infrarojos fets per l'efecte fotoelèctric s'anomenen col·lectivament detectors de fotons. Les característiques principals són alta sensibilitat, velocitat de resposta ràpida i alta freqüència de resposta. Però generalment ha de funcionar a temperatures baixes i la banda de detecció és relativament estreta.

Segons el principi de funcionament del detector de fotons, generalment es pot dividir en un fotodetector extern i un fotodetector intern. Els fotodetectors interns es divideixen en detectors fotoconductors, detectors fotovoltaics i detectors fotomagnetoelèctrics.

# Fotodetector extern (dispositiu PE)

Quan la llum incideix a la superfície de determinats metalls, òxids metàl·lics o semiconductors, si l'energia fotònica és prou gran, la superfície pot emetre electrons. Aquest fenomen s'anomena col·lectivament emissió de fotoelectrons, que pertany a l'efecte fotoelèctric extern. Els fototubs i els tubs fotomultiplicadors pertanyen a aquest tipus de detectors de fotons. La velocitat de resposta és ràpida i, al mateix temps, el producte del tub fotomultiplicador té un guany molt elevat, que es pot utilitzar per a la mesura d'un sol fotó, però el rang de longitud d'ona és relativament estret i el més llarg només és de 1700 nm.

# Detector fotoconductor

Quan un semiconductor absorbeix fotons incidents, alguns electrons i forats del semiconductor canvien d'un estat no conductor a un estat lliure que pot conduir l'electricitat, augmentant així la conductivitat del semiconductor. Aquest fenomen s'anomena efecte de fotoconductivitat. Els detectors d'infrarojos fets per l'efecte fotoconductor dels semiconductors s'anomenen detectors fotoconductors. Actualment, és el tipus de detector de fotons més utilitzat.

# Detector fotovoltaic (dispositiu PU)

Quan la radiació infraroja s'irradia a la unió PN de determinades estructures de material semiconductor, sota l'acció del camp elèctric a la unió PN, els electrons lliures de l'àrea P es mouen a l'àrea N i els forats de l'àrea N es mouen a la zona N. Àrea P. Si la unió PN està oberta, es genera un potencial elèctric addicional als dos extrems de la unió PN anomenat força fotoelectromotriu. Els detectors fets mitjançant l'efecte de força fotoelectromotriu s'anomenen detectors fotovoltaics o detectors d'infrarojos d'unió.

# Detector òptic magnetoelèctric

S'aplica un camp magnètic lateralment a la mostra. Quan la superfície del semiconductor absorbeix fotons, els electrons i els forats generats es difonen al cos. Durant el procés de difusió, els electrons i els forats es desplacen als dos extrems de la mostra a causa de l'efecte del camp magnètic lateral. Hi ha una diferència de potencial entre ambdós extrems. Aquest fenomen s'anomena efecte opto-magnetoelèctric. Els detectors d'efecte foto-magnetoelèctric s'anomenen detectors foto-magneto-elèctrics (anomenats dispositius PEM).