鈦酸鍶鋇的熱釋電特性與紅外探測器的研制.pdf

1、采用常規(guī)的陶瓷制備工藝，制備出不同組分和摻雜濃度的鈦酸鍶鋇 (BST)陶瓷，研究了材料的熱釋電性能。選用優(yōu)質(zhì)的 BST陶瓷，精心設(shè)計驅(qū)動電路，研制出了一種實用的非致冷紅外熱釋電探測器。 在材料方面，研究了 BST 陶瓷的制備工藝和電性能的關(guān)系，制備出在不同溫度下預(yù)燒的 BST 陶瓷粉體樣品，并通過x射線衍射和熱分析測試，確定了最佳預(yù)燒溫度為 1000℃；BST 陶瓷經(jīng)過極化后，其介電性能、鐵電性能和熱釋電性能均有大的改善；對不同

2、組分的 Ba<,x>Sr<,1-x>TiO<,3>(x=0.7～0.9)陶瓷的電學(xué)性能進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn) BST80 (x=0.8)的性能在室溫下相對其它組分更優(yōu)。在頻率為200 kHz，溫度為33℃時，極化后的BST80陶瓷的介電常數(shù)(ε)、介電損耗(tanδ)、剩余極化強度(2Pr)、矯頑場強(E<,c>)、熱釋電系數(shù)(p)、電壓優(yōu)值因子(F<,v>)、電流優(yōu)值因子(F<,I>)和探測度優(yōu)值因子(F<,D>)分別為 2416.1、0

3、.0232、6.4 μC/cm<'2>、1.5 kV/cm、1033 μC·m<'2>·K<'-1>、1.51×10<'-2>C·m<'2>·J<'-1>·F<'-1>、3.23×10<'-10>C·m·J<'-1>和1.49×10<'-5>C·m<'3/2>·J<'-1>·F<'1/2>。為了改善陶瓷的電學(xué)性能，對 BST80 陶瓷進(jìn)行了Al<,2>O<,3>摻雜改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：摻雜之后的樣品介電常數(shù)變大，介電損耗大大減小，熱釋電系數(shù)

4、變大，有效地提高了材料的熱釋電性能。 在器件上，以性能優(yōu)異的 BST80 陶瓷作為敏感元，配合電子電路，研制出一種實用非致冷紅外熱釋電探測器。這種紅外熱釋電探測器包括靈敏元、場效應(yīng)管放大電路、集成濾波放大電路和供電電源電路。靈敏元的上下電極分別采用鎳-鉻合金與銀金屬，封裝在帶有硅窗的TO5管內(nèi)，所產(chǎn)生的微弱信號經(jīng)場效應(yīng)管放大電路放大后，與以四運放LM324為核心的濾波放大電路相連，輸出的有效信號使蜂鳴器發(fā)出報警聲，放大電路由交直