共襯底型熱敏電阻紅外探測器的製作方法

2023-12-05 17:05:21 1

專利名稱：共襯底型熱敏電阻紅外探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型為一種非接觸式輻射熱測量傳感器，涉及熱敏電阻紅外探測器技術領域。
凡是溫度高於絕對零度的物體均發出熱輻射、它是由組成物質的微觀粒子(分子、原子、離子和電子等)熱激勵後能態之間的躍遷而發射出來的電磁輻射，其熱輻射之波長隨發射物體的溫度變化而改變。熱敏電阻紅外探測器用一浸沒透鏡將熱輻射會聚於一熱敏電阻上，將被測物體發出的熱輻射轉換為熱敏電阻阻值的變化，這種探測器由於是非接觸測量熱輻射，且工作於環境溫度下，因此它被廣泛用於航空航天及民用技術中，例如衛星的姿態測量、運動部件的溫度測量，火車車輪軸承溫度測量等。
現有的熱敏電阻紅外探測器是由會聚熱輻射的浸沒透鏡、二個熱敏電阻及過渡電極、管腳座等所組成。它是一種非共襯底結構，此二個熱敏電阻中的一個為浸沒於襯底┉浸沒透鏡的平面中心上，它接收透鏡所會聚的熱輻射，稱為敏感元；另一個不浸沒於襯底上，也不接收熱輻射，稱為補償元。將此二熱敏電阻作為兩個橋臂與二直流電源構成橋式接法。當敏感元接收變化的熱輻射時，其本身阻值發生變化從而在橋的二個中心的電壓產生變化，依此變化來確定入射熱輻射的大小。這種非共襯底結構，由於二個熱敏電阻不在同一襯底上，熱傳導結構不同，其探測器的輸出隨環境溫度變化而劇烈變化，這對採用交流放大器是可用的，但由此必須對入射的熱輻射進行斬波。這種探測器不適應航空航天及某些技術的要求，在這些工況下，需要的是一種工作於直流放大器的、不需對入射的熱輻射斬波的探測器。
本實用新型的目的在於設計和製造一種共襯底型熱敏電阻紅外探測器，以減小探測器輸出受環境溫度變化引起飄移，並可用於直流工況，而滿足某些特殊應用要求。
本實用新型的目的是這樣實現的將敏感元和補償元熱敏電阻用浸沒介質粘結在設置於管殼內的浸沒透鏡上，其中敏感元被安置在透鏡平面的中心，補償元安置在敏感元一側，二熱敏電阻與浸沒透鏡之間為透紅外的、折射率與熱敏電阻折射率相近的浸沒介質層，在補償元的浸沒介質層下部沉積一熱輻射阻擋層。敏感元與補償元各一端相互連接並通過過渡電極引至管座腳，其另一端通過各自過渡電極引至相應管座7的管座腳。三個引線管座腳、與串聯的二直流電源組成橋式電路，敏感元接至電源正端，補償元接至電源負端，二熱敏電阻連接點與放大器輸入端相接，二電源的中間連接點與放大器的公共端相接。本實用新型由於敏感元和補償元熱敏電阻被設置在同一襯底上，其所處的熱傳導條件基本相同，並處在同一環境溫度下，又是電橋的兩臂，所以由環境溫度變化引起的阻值變化能得到襯償。由此組成的電橋其零點漂移就很小，正由此優點，此探測器對環境溫度補償性能好，結構緊湊，體積小，可用於直流工況工作。
下面以實施例和附圖對本實用新型進一步敘述。


圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為圖1的A－A剖面圖。
圖3為本實用新型的實施例的浸沒透鏡組合件結構示意圖。
圖4為圖3的俯視圖。
由圖1～4可見，本探測器由管殼1、設置於管殼1端頭的浸沒透鏡2、沉積於透鏡2上的浸沒介質層3和粘結於浸沒介質層3上的敏感元熱敏電阻4及設置於管殼內的管腳座7組成，在浸沒透鏡2的平面中心設有敏感元熱敏電阻4，其特徵在於在敏感元熱敏電阻4的一側在浸沒透鏡2上沉積一阻擋層6，在阻擋層6上的浸沒介質3上粘結一補償元熱敏電阻5，在熱敏電阻4、5的周邊設有三個過渡電極8a、8b、8c，管腳座7上設有管腳9a、9b、9c，過渡電極8a、8c的一端分別與熱敏電阻4、5的一端相連，過渡電極8a、8c的另一端分別與管腳9a、9c相連，過渡電極8b的一端與熱敏電阻4、5的另一端共接，過渡電極8b的另一端與管腳9b相連。
由圖3可見，本實用新型實施例的浸沒透鏡2由帶有包連的金屬環21和浸沒透鏡22所組成。浸沒介質層3為含有硒砷的混合物，浸沒透鏡22為用鍺材料所製成，這樣的浸沒介質層與浸沒透鏡均可透紅外線，且折射率與熱敏電阻折射率相近，由浸沒介質3、浸沒透鏡2組成了本探測器的共襯底，另外為了使設置於共襯底上的敏感元，參考元熱敏電阻工況儘量相同，阻擋層應儘量薄，本實施例中將浸沒介質層下的阻擋層6由金或鋁沉積而成，其厚度約為1μm。
權利要求1.一種共襯底型熱敏電阻紅外探測器，由管殼1、設置於管殼1端頭的浸沒透鏡2、沉積於透鏡2上的浸沒介質層3和粘結於浸沒介質層3上的敏感元熱敏電阻4及設置於管殼內的管腳座7組成，在浸沒透鏡2的平面中心設有敏感元熱敏電阻4，其特徵在於在敏感元熱敏電阻4的一側在浸沒透鏡2上沉積一阻擋層6，在阻擋層6上的浸沒介質3上粘結一補償元熱敏電阻5，在熱敏電阻4、5的周邊設有三個過渡電極8a、8b、8c，管腳座7上設有管腳9a、9b、9c，過渡電極8a、8c的一端分別與熱敏電阻4、5的一端相連，過渡電極8a、8c的另一端分別與管腳9a、9c相連，過渡電極8b的一端與熱敏電阻4、5的另一端共接，過渡電極8b的另一端與管腳9b相連。
2.按權利要求1所述的共襯底型熱敏電阻紅外探測器，其特徵在於沉積於浸沒透鏡2上的阻擋層6由金或鋁沉積而成，其厚度約為1μm。
3.按權利要求1所述的共襯底型熱敏電阻紅外探測器，其特徵在於其浸沒透鏡為鍺製成的透鏡，其浸沒介質層為硒、砷混合的沉積層。
專利摘要一種共襯底型熱敏電阻紅外探測器，由管殼1、浸沒透鏡2、沉積於透鏡2平面上的浸沒介質層3、粘結於浸沒於介質層3上的熱敏電阻、粘結於透鏡面上的過渡電極及管腳座7所組成，其特徵是敏感元、襯償元熱敏電阻設在同一個襯底——浸沒透鏡上，其傳熱基本相同，因而補償環境溫度變化好、結構緊湊，由此探測器測溫受環境溫變引起的漂移小，且能用於直流工況，因而能滿足航天航空等某些特殊應用的要求。
文檔編號G01K7/22GK2119649SQ9220603
公開日1992年10月21日 申請日期1992年4月7日 優先權日1992年4月7日
發明者張悅德, 梁仁傑 申請人:航空航天工業部第五研究院第五○二研究所