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四、红外焦平面器件
红外焦平面器件（IRFPA）就是将CCD CMO技术引入红外波段所形 成的新一代红外探测器，是现代红外成像系统的关键器件。IRFPA建立在 材料、探测器阵列、微电子、互连、封装等多项技术基础之上。
1. IRFPA的工作条件
IRFPA通常工作于1〜3卩m3〜5卩m和8〜12卩m的红外波段并多数 探测300K背景中的目标。

用普朗克定律计算的各个红外波段 300K背景的光谱辐射光子密度：
波长/ i m
1〜3
3〜5
8〜12
300K背景辐射光子通量密度/
光子/ （cm • s）
〜1012
〜1016
.J
〜10
光积分时间（饱和时间）/1 s
106
102
10
对比度（300K背景）/（%）
~ 10
〜3
〜1
随波长的变长，背景辐射的光子密度增加。
通常光子密度高于1013/cms的背景称为高背景条件，因此3〜5 [1 m 或8〜121 m波段的室温背景为高背景条件。
上表同时列出了各个波段的辐射对比度，其定义为：背景温度变化
1K所引起光子通量变化与整个光子通量的比值。它随波长增长而减小。
IRFPA工作条件：高背景、低对比度。
2. IRFPA的分类
按照结构可分为单片式和混合式
按照光学系统扫描方式可分为扫描型和凝视型
按照读出电路可分为 CCDMOSFE和CID等类型 按照制冷方式可分为制冷型和非制冷型 按照响应波段与材料可分为1〜3卩m波段
（代表材料HgCdT—碲镉汞）
3〜5卩m波段
（代表材料HgCdTe InSb—锑化铟 和 PtSi —硅化铂）
8〜12卩m波段
（代表材料 HgCdTe）。
3. IRFPA 的结构
IRFPA由红外光敏部分和信号处理部分组成。 红外光敏部分——材料的红外光谱响应 信号处理部分——有利于电荷的存储与转移
目前没有能同时很好地满足二者要求的材料一一IRFPA结构多样性
（ 1 ）单片式 IRFPA
单片式IRFPA主要有三种类型： 非本征硅单片式 IRFPA
主要缺点是：要求制冷，工作于8〜14卩m的器件要制冷到15〜 30K,工作于3〜5 ^m波段的器件要制冷到40〜65K;量子效率 低，通常为 5%〜30%；由于掺杂浓度的不均匀， 使器件的响应度 均匀性较差。
本征单片式IRFPA
将红外光敏部分与转移部分同作在一块窄禁带宽度的本征半导
体材料上。目前受重视的材料是 HgCdTe
优点：量子效率较高。
缺点：是转移效率低（n = ），响应均匀性差，且由于窄禁 带材料的隧道效应限制了外加电压的幅度，则表面势不大，因 此存储容量较小。
肖特基势垒单片式IRFPA
基于肖特基势垒的光电子发射效应，在同一硅衬底上制作可响 应红外辐射的肖特基势垒阵列及信号转移部分。肖特基势垒单 片式IRFPA目前受重视的材料是PtSi。
优点：因光激发过程取决于金属中的吸收，所以响应度均匀性 较好；采用的硅衬底可制成高性能的 CCD专移机构
金属
缺点：量