Mittelwellen-Infrarot-Photodetektor(MWIR) ist ein Infrarot-Detektor, der im 3 bis 5 μm-Band arbeitet, dessen Kernprinzip auf fotoelektrischen Effekten und thermoelektrischen Effekten basiert und die Infrarotstrahlung von Zielobjekten in messbare elektrische Signale umwandeln kann, mit hoher Empfindlichkeit, hoher Auflösung und Tag- und Nachtfunktionsfähigkeit, weit verbreitet in militärischen, Sicherheits-, Industrie- und Umweltüberwachungsbereichen.
Mittelwellen-Infrarot-PhotodetektorDas Arbeitsprinzip basiert hauptsächlich auf den photoelektrischen und thermoelektrischen Effekten:
Photoelektrischer Effekt: Wenn das MWIR-Photon (Wellenlänge 3 bis 5 μm), das vom Zielobjekt ausgestrahlt wird, auf das Detektormaterial (z. B. Indium-Antimid InSb, Cadmium-Quecksilber-HgCdTe) ausgestrahlt wird, wird die Photonenergie vom Material absorbiert. Wenn die Photonenergie größer ist als die Bandbreite des Materials, springen die Elektronen im Material vom Preisband zum Leitband und bilden ein Elektronen-Loch-Paar (Träger). Diese Träger bewegen sich unter der Wirkung eines elektrischen Feldes im Detektor und bilden einen optischen Strom. Durch die Messung der Größe des optischen Stroms kann die Anzahl der Reflektoren zurückgeschoben werden und die Infrarotstrahlungsintensität des Zielobjekts ermittelt werden.
Thermoelektrischer Effekt: Nachdem das Detektormaterial Infrarotstrahlung absorbiert, verstärken sich die molekularen Vibrationen und die Materialtemperatur erhöht. Der Widerstand von thermisch empfindlichen Materialien (z. B. Vanadium-Oxid VODer Der Widerstand VO<unk>, nicht-kristallines Silizium) ändert sich mit der Temperatur (z. B. VO<unk>-Widerstand verringert sich mit erhöhter Temperatur), wodurch die Temperaturänderung in Spannungssignale durch die Whistlestone Bridge-Schaltung umgewandelt wird und nach Verstärkung ein Wärmebild erzeugt wird.
Zu den häufig verwendeten Materialien für mittlere Infrarot-Photodetektoren gehören:
Indium-Antimonid (InSb): mit hoher Quanteneffizienz (hochwertige Detektoren bis zu über 80%) geeignet für hohe Reaktionsgeschwindigkeit und hohe Empfindlichkeit Szenarien wie militärische Aufklärung, autonomes Fahren.
Cadmium-Quecksilber (HgCdTe): Durch die Anpassung der Cd-Komponente kann die Bandbreite flexibel angepasst werden, das 3 bis 5 μm-Band abdeckt, mit hoher Empfindlichkeit und Breitbandreaktionseigenschaften, unterstützt Snapshot-Modus, Integralmodus und andere Funktionen.
Quantenfallendetektor (QWIP): Infrarotdetektion auf der Grundlage von Quanteneffekten mit spezifischen Bandreaktionsvorteilen.
Mittelwellen-Infrarot-Photodetektoren bieten folgende Leistungsvorteile:
Hohe Empfindlichkeit: Fähigkeit, auf schwache Infrarotstrahlung zu reagieren und mehr Details zu erfassen.
Hohe Auflösung: Durch die Optimierung der Gerätestruktur (z. B. die Verkleinerung der Bildgröße auf unter 10 μm) und der Materialauswahl wird eine hochauflösende Bildgebung ermöglicht, die ein breites Sichtfeld und eine hohe Sichtfeldabdeckung bietet.
Tag und Nacht Funktionsfähigkeit: mittlere Infrarotstrahlung ist Tag und Nacht vorhanden, der Detektor kann rund um die Uhr überwacht werden, ohne die Lichtbedingungen einzuschränken.
Starke Störungsbekämpfung: Kann durch Rauch, Staub, Nebel und andere Hindernisse eindringen, um eine stabile Arbeitsleistung in komplexen Umgebungen aufrechtzuerhalten.
Starke Umweltanpassung: Kann unter verschiedenen Wetterbedingungen normal arbeiten und wird nicht von Licht, Nebel und anderen Faktoren beeinflusst.