紅外電子學，與紅外探測器屬性相關的電子學方法或電路的研究。
基本介紹
- 中文名：紅外電子學
- 所屬學科：物理學
解釋
紅外輻射探測過程所產生的電信號，由於受到探測器性能或特徵的限制，無法在普通的電子學電路里操作和運行，因此必須使用特定或特殊的電路或電子學方法，將這些電信號變換成可在普通電子學電路里操作的信號流或數據流。紅外電子學的發展源自於20世紀初光電探測器的出現。
由於探測器輸出的信號十分微弱（納安或微伏量級），普通放大器電路的噪聲就淹沒了光電信號，必須採用很低噪聲的前置放大器先將光電信號放大。自此弱信號、低噪聲便成為紅外電子學的基本特徵，探測器電路就是紅外電子學的主體電路。它的功能是提供與探測器光敏面上輻照度成比例的電壓或電流信號。可採用雙極電晶體、結型場效應電晶體(JFET)、金屬–氧化物–半導體場效應電晶體(MOSFET)、運算放大器等元件組建。
作為探測器電路的首要電路，前置放大器一般採用電壓–模式或電流–模式兩種電路方法。對於光伏型探測器說來，探測器像一個二極體，其電壓–電流關係可精確地表達出來。因此，相應的放大器的增益都可準確計算。對於光導型探測器，它在電路中的作用猶如一個受光控的電阻。
通過偏置電路可使電流流過該電阻，很容易檢測出光電信號，送入前置放大器。如何設計具有各種特徵的探測器電路以及如何說明其特徵是紅外電子學的主要內容。探測器電路主要有三項基本特徵。首先是空間和時間頻率的轉換特性。探測器操作經常在空間上掃描，最終它們都轉換成時序的頻率信號。其次是電路的各種噪聲源。
第三為電路的綜合性能評價指標，調製傳遞函式(MTF)。此外，為提升電路MTF而採用的濾波器技術，也是紅外電子學的內容之一。紅外探測器不斷發展，特別是紅外焦平面面列陣成像器件普及套用，不僅使大規模積體電路(LSIC)技術成為製造探測器件的基本技術，而且在紅外電子學中廣泛引入LSIC。多路傳輸器(MUX)又稱讀出電路，用IC方法製備在探測器列陣晶片上，它將每個探測器的光電信號按順序閱讀出來。現已有電荷耦合器件(CCD)和互補金屬–氧化物–半導體(CMOS)器件兩種傳輸方法。此外，採用微處理器對列陣探測器的非均勻性校正技術，也成為紅外電子學技術的一部分。
