En tant que détecteur thermique, une thermopile est sensible sur l’ensemble de la gamme spectrale (i.e. depuis les rayons X jusqu’aux radiations dans l’infrarouge lointain). La seule exigence est que la radiation soit absorbée afin d’échauffer le détecteur. Cet effet est amélioré par l’application d’une couche noire, et la sensibilité spectrale est plate depuis l’UV jusqu’à l’IR lointain (à l’exception des séries ST). Toutefois, l’application est plus répandue dans la bande spectrale de l’infrarouge.
La thermopile est un détecteur DC. C'est-à-dire, qu’il réagit à la lumière continue et est insensible à la micro phonie. Le bruit est indépendant de la fréquence ; ceci est déterminé par le bruit thermique de la résistance du détecteur (Johnson noise). Les applications typiques incluent les mesures de température sans contact, analyse de gaz, et mesure de puissance (à faible niveaux).
Principe de fonctionnement
Une thermopile est un détecteur thermique basé sur l’effet Seebeck. Son prédécesseur était le thermocouple qui consistait en une jonction entre deux fils métalliques avec des valeurs de tension thermoélectriques différentes. Cet effet fût découvert en 1821. Les deux fils de métal produisent des tensions proportionnelles à leurs différences de température (c'est-à-dire qu’il s’agit toujours d’une mesure relative). A travers une série de connections de plusieurs paires, la sensibilité peut être augmentée. La production de films minces de thermopiles utilisant des couches superposées de bismuth et d’antimoine est effective depuis 1934.
Mise en Place
Les thermopiles traditionnelles de Dexter (1M, 2M, et ainsi de suite) consistent en des paires de contact de bismuth et d’antimoine dans lesquelles les paires sensibles aux radiations (hot contacts) sont appliquées à un film noircit. La référence froide (cold contact) est située sur un substrat massif en céramique, qui agit en tant que radiateur. Avec cet arrangement le meilleur D* possible dans l’univers de thermopiles est atteint. Limité par la technologie de fabrication, on doit tolérer des variations d’approx. 30% dans les séries de production.
Les séries S-line sont basées sur des contacts siliciums poly cristallins dopés au phosphore et or, et ont des puissances thermiques significativement supérieures aux contacts à l’antimoine et bismuth. C'est-à-dire, qu’ils sont plus sensibles (approximativement d’un facteur 5), En contrepartie, cela conduit cependant a une plus grande résistance et donc à un bruit plus élevé.
D’un côté, il est judicieux d’utiliser seulement des détecteurs de petites surfaces, en fait le plus large est actuellement de 1.5 mm x 1.5 mm. D’un autre côté, ces thermopiles ont de nombreux avantages :
- Elles sont plus rapides, par approximativement un facteur 3.
- Elles sont moins sensibles, par un facteur 3, aux variations environnementales de température.
Le choix d’une thermopile traditionnelle, ou S ou ST, dépend ainsi de l’application.
Fiches Techniques
- Temparature Sensor Module (TSM) Evaluation Board User Manual
- Temperature Sensor Module (TSM)
- High Temperature Thermopile Detector
- Temperature Sensor Module (TSM)
- Application Notes
- Amplifiers and Device Options
- Multi-Channel Thermopile Detectors
- Single-Channel Thermopile Detectors
- Digital Dual Thermopile ST60
- Digital Dual Thermopile ST120
NOS DÉTECTEURS D'IR
Détecteurs panchromatiques, photoconducteurs et thermiques
Photodiodes PIN InGaAs
Les photodiodes modernes PIN InGaAs sont panchromatiques et convertissent la lumière en photo-courants dans la gamme Vis-NIR. Concrètement parlant, ceci signifie une gamme de sensibilité de 500 nm à 1700 nm pour l’InGaAs standard et – par incréments – jusqu'à 2600 nm pour l’InGaAs étendu. Les variations pour la transmission de données ne sont pas panchromatiques.
Détecteurs PbS et PbSe
Le PbS est un détecteur à semi-conducteur de SWIR (1 - 3.3 µm) standard tandis que le PbSe est employé dans la gamme de MWIR (1 - 4.7 µm si non refroidi ; et jusqu'à 5.2 µm une fois refroidi). Nos détecteurs à sel de plomb sont des photoconducteurs ; la résistance du détecteur est réduite pendant l'illumination. La structure du cristal est polycrystalline et est produite par l'intermédiaire de dépôt chimique.
Détecteurs Pyroélectriques
Les détecteurs pyroélectriques sont des détecteurs thermiques (c-à-d., ils créent un signal électrique dû aux changements de température dans la puce). De tels changements de température sont provoqués par l'absorption de la lumière.
Nous employons le LiTaO3 et le DLaTGS en tant que matériaux pyroélectriques. Fondamentalement, de tels détecteurs couvrent le spectre entier.
Cependant, ils sont principalement employés pour la détection infrarouge à moyennes et grandes longueurs d’ondes (MWIR et LWIR, respectivement). En outre, de nos jours leur utilisation dans la région du THz devient de plus en plus populaire.
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