熱釋電探測(cè)器單元結(jié)構(gòu)仿真研究.pdf

1、熱釋電探測(cè)器是一種熱探測(cè)器，是利用紅外線的熱效應(yīng)及材料的熱釋電效應(yīng)來測(cè)量紅外輻射能量的傳感器。由于其具有室溫探測(cè)、無需外接偏置、探測(cè)率高、可靠性高、響應(yīng)光譜寬、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于軍事和民用的各個(gè)領(lǐng)域。本文設(shè)計(jì)熱釋電單元探測(cè)器敏感單元結(jié)構(gòu)，考慮應(yīng)用背景為背景輻射測(cè)量。
　　熱釋電探測(cè)器的性能表現(xiàn)受以下幾個(gè)因素的影響：紅外輻射的吸收、熱學(xué)溫升特性和力學(xué)機(jī)械穩(wěn)定性等。為了研究熱釋電探測(cè)器的相關(guān)性能，本文采用IntelliS

2、uite微機(jī)電有限元仿真分析軟件構(gòu)建了基于敏感元面積為1200μm×1200μm的三種敏感單元結(jié)構(gòu)的三維有限元模型。仿真分析了不同支撐柱結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)熱釋電探測(cè)器熱學(xué)性能和力學(xué)性能的影響，重點(diǎn)分析支撐柱結(jié)構(gòu)形狀和接觸面積大小對(duì)熱釋電探測(cè)器性能的影響，得到最優(yōu)化熱釋電探測(cè)器敏感單元結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　利用Essential Macleod光學(xué)薄膜仿真分析軟件分析紅外吸收膜對(duì)熱釋電探測(cè)器紅外輻射吸收性能的影響。通過控制變量法改變吸收膜系中各膜

3、層厚度，仿真器件輻照吸收，得到最優(yōu)化熱釋電探測(cè)器吸收膜系條件。得出膜系吸收率主要受吸收層厚度影響，鉭酸鋰晶體層的厚度主要影響吸收率曲線的峰值位置。當(dāng)敏感單元結(jié)構(gòu)吸收層采用10nm鎳鉻金屬吸收層、鉭酸鋰晶片為9.5μm、反射層采用200nm鎳鉻金屬層情況下，在實(shí)驗(yàn)波段14~16μm波段內(nèi)輻射吸收最高。并針對(duì)小角度入射情況進(jìn)行了膜系吸收情況分析仿真實(shí)驗(yàn)。
　　本文最后根據(jù)對(duì)熱釋電探測(cè)器熱學(xué)、力學(xué)、光學(xué)性能分析的結(jié)果，得出一種性能較好的