应用案例介绍
1. 穿透烟雾、克服雨雾能力强
当火灾发生后，尤其是森林火灾的情况下，火焰产生的烟
雾很大，往往遮盖了真正的着火点，以及火灾的蔓延趋势。 红外热像仪有很强的穿透烟雾的能力，可有效地发现真正
的着火点，以及火灾的蔓延趋势，因此，可用于指挥救火，
尽量减少经济、人员的损失。
2. 森林景区监测
通过红外热像仪对景区文物、建筑及整体环境的防火监
热电堆
由逸出功不同的两种导体材料所组成的闭合回路，当两接触
点处的温度不同时，由于温度梯度使得材料内部的载流子向
温度低的一端移动，在温度低的一端形成电荷积累，回路中 就会产生热电势。（塞贝克效应Seebeck） 而这种结构称之为热电偶。 一系列的热电偶串联称为热
电堆。因而，可以通过测量
热电堆两端的电压变化，探 测红外辐射的强弱。
主要技术指标 NETD:50mk 响应时间：10ms NETD:60mk 响应时间：5ms NETD:60mk 响应时间：15ms NETD:50mk 响应时间：12ms
大立 广微积电
睿创
氧化钒
五、非制冷探测器技术机遇与挑战
高性能的非制冷红外探测器的实现，关键在于探测器结构的
设计以及读出电路的设计。低成本的关键因素取决于探测器 结构的加工方式，以及探测器的封装方式。
非制冷红外技术及应用
1. 红外热成像技术简介 2. 非制冷红外技术概述 3. 非制冷红外探测器应用 4. 国内外厂商主要产品 5. 非制冷红外技术机遇与挑战
一、红外热成像技术简介
自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体都会发出红外辐射， 红外图像传感器则将探测到的红外辐射转变为人眼可见的图像信息。 红外成像技术涵盖了红外光学、材料科学、电子学、机械工程技术、集 成电路技术、图像处理算法等诸多技术，红外成像装置的核心为红外焦 平面探测器。
不与其他介质发生热交换，需要把探测器芯片封装在真空中，
并保证良好的气密性。 封装体的具体要求是：优异且可靠的密闭性；具有高透过率 的红外窗口；高成品率；低成本。 目前的封装技术可分为芯片级、晶圆级、像元级等，其中芯 片级封装技术按照封装外壳的不同又可分为金属管壳封装和 陶瓷管壳封装。
金属管壳封装是最早开始采用的封装技术， 技术已非常成熟，由于采用了金属管壳、 TEC 和吸气剂等成本较高的部件，导致金 属管壳封装的成本一直居高不下，使其在 低成本器件上的应用受到限制。 陶瓷管壳封装是近年来逐渐普及的红外探 测器封装技术，可显著减小封装后探测器 的体积和重量，且从原材料成本和制造成 本上都比传统的金属管壳封装大为降低， 适合大批量电子元器件的生产。

氧化钒VOx的TCR一般为2%~3%，特殊方法制备的单晶 态VO2和V2O5可达4%。 VOx 具有电阻温度系数大，噪 声小的特点，被广泛用作非制冷式红外焦平面传感器的 热敏材料。全球的非制冷红外热像仪市场中，使用VOx 非制冷红外探测器的占80%以上。 氧化钒VOx的制备方法：溅射法、溶胶-凝胶法、脉冲激 光沉积法、蒸发法。
制造与微测辐射热计晶圆相对应的另一片硅窗晶圆，硅窗晶 圆通常采用单晶硅材料以获得更好的红外透射率，并在硅窗 口两面都镀有防反增透膜。微测辐射热计晶圆与硅窗晶圆通 过精密对位，红外探测器芯片与硅窗一一对准，在真空腔 体内通过焊料环焊接在一起，最后再裂片成为一个个真空密 闭的晶圆级红外探测器。
2.3 探测器的技术指标
二、非制冷红外技术概述
非ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ冷红外技术原理及分类
非制冷红外探测器关键技术
探测器的技术指标
非制冷红外技术应用
2.1 非制冷红外技术原理 非制冷红外探测器利用红外辐射的热效应，由
红外吸收材料将红外辐射能转换成热能，引起敏
感元件温度上升。敏感元件的某个物理参数随之 发生变化，再通过所设计的某种转换机制转换为 电信号或可见光信号，以实现对物体的探测。
测，包括对景区内游客、工作人员抽烟或其他点火行为 的监控。
3.现场救援 在浓烟雾的火灾现场，利用红外热像仪快速搜救被困人
员和动物。
四、国内外厂商主要产品
厂商 FLIR（美国） BAE(英国) ULIS（法国） 160×120 384×288 640×512 320×240 640×480 320×240 640×480 320×240 640×480 160×120 384×288 主要产品 336×256 640×512 应用材料 氧化钒 氧化钒 主要技术指标 NETD:40mk 响应时间：10~15ms NETD:50mk 响应时间：12ms NETD:50~80mk 响应时间：＜10ms NETD:35mk 响应时间：10ms NETD:＜50mK NETD:23mK~100mK NETD：＜50mK
读出电路IC技术
ROIC对微弱的红外辐射信号产生的电信号进行提取、积 分、放大、模数转换。甚至完成片上非均匀性矫正、片 上数模转换功能。 ROIC是模混合电路系统 模拟部分：单元偏置电路、积 分电路、采样/保持电路等。 数字部分：中央时序控制、行 选控制、列选控制等。
低成本真空封装技术
为了保证探测器光敏元在接收微弱的辐射后，其接收到热能
响应率RI Rv
噪声等效功率NEP
探测率D*
非均匀性UN
噪声等效温差NETD 最小可分辨温差MRTD
三、非制冷红外探测器应用
消防应用 驾驶员视觉辅助系统 边海防、城市安防、港口监视系统 车载、舰载、机载光电舱 武器热瞄具 医疗诊断 电力检测 工业过程控制 ……
非晶硅 非晶硅 氧化钒 氧化钒 氧化钒 氧化钒
L-3（美国） Raytheon（美国） DRS（美国） SCD（以色列）
厂商 高德
主要产品 336×256 640×512 384×288 640×512 384×288 640×512 384×288 640×512
应用材料 氧化钒 非晶硅 Type2短波 非晶硅 氧化钒
材料制备技术
MEMS加工技术
读出电路IC技术 低成本真空封装技术
热释电型
红外辐射使材料温度改变，引起材料的自发极化强度变化， 在垂直于自发极化方向的两个晶面出现感应电荷。通过测量
感应电荷量或电压的大小来探测辐射的强弱。热释电红外探
测器与其他探测器不同，它只有在温度升降的过程中才有信 号输出，所以利用热释电探测器时红外辐射必须经过调制。 探测材料：硫酸三甘肽、钽 酸锂、钽铌酸钾、钛（铁电） 酸铅、钛酸锶铅、钽钪酸铅、 钛酸钡
非制冷红外焦平面探测器分类
非制冷红外
焦平面探测器
热释电型: 硫酸三甘肽、钽酸锂等 热电堆型: N型和P型的多晶硅
二极管型: 单晶或多晶PN结
热电容型: 双材料薄膜 热敏电阻型: 氧化钒 非晶硅等
2.2 非制冷红外探测器的关键技术
红外光窗
吸气剂
非制冷器件 TEC 读出电路 真空封装管壳
像元尺寸不断的减小
阵列规模持续增加
晶圆级封装及低成本封装工程化应用 包含数字化、非均匀性矫正的片上处理系统的读 出电路设计
小型化 低功耗 低成本
二极管型
利用半导体PN结具有良好的温度特性。与其他类型的非制 冷红外探测器不同，这种红外探测器的温度探测单元为单 晶或多晶PN结，与CMOS工艺完全兼容，易于单片集成，
非常适合大批量生产。
热敏电阻型（微测辐射热计）
利用热敏电阻的阻值随温度变化来探测辐射的强弱。一般
探测器采用悬臂梁结构，光敏元吸收红外热辐射，由读出 电路测量热敏材料电阻变化而引起的电流变化，通过读出 电路对电信号采集分析并读出。探测器一般采用真空封装 以保证绝热性好。 探测材料：氧化 钒、非晶硅、钛、 钇钡铜氧等