熱釋電紅外探測(cè)器是利用某些晶體材料自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化所產(chǎn)生的熱釋電效應(yīng)制成的。熱釋電探測(cè)器的電信號(hào)正比于探測(cè)器溫度隨時(shí)間的變化率,不需要熱平衡過程,所以其響應(yīng)速度比其它探測(cè)器快得多,一般熱探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)典型值在1-0.01s范圍,而熱釋電紅外探測(cè)器的有效時(shí)間常數(shù)抵達(dá)10^-4—3×10^-5s。
熱釋電晶體是壓電晶體中的一種,具有非中心對(duì)稱的晶體結(jié)構(gòu),自然狀態(tài)下,在某個(gè)方向上正負(fù)電荷中心不重合,在晶體表面形成一定量的極化電荷,稱為自發(fā)極化。
晶體溫度變化時(shí),可引起晶體正負(fù)電荷中心發(fā)生位移,因此表面上的極化電荷即隨之變化。如下圖所示:
鐵電體的極化強(qiáng)度(單位表面積上的束縛電荷)與溫度有關(guān)。當(dāng)紅外線照射到其表面上時(shí),引起鐵電體(薄片)溫度迅速升高,極化強(qiáng)度很快下降,束縛電荷急劇減少;而表面浮游電荷變化緩慢,跟不上鐵電體內(nèi)部的變化。
從溫度變化引起極化強(qiáng)度變化到在表面重新達(dá)到電平衡狀態(tài)的極短時(shí)間內(nèi),在鐵電體表面有多余浮游電荷的出現(xiàn),這相當(dāng)于釋放出一部分電荷,這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。