高增益低噪声热释电红外探测器前置放大器设计研究-红外技术.PDF

第32 卷 第11 期 红 外 技 术 Vol.32 No.11 2010 年11 月 Infrared Technology Nov. 2010 高增益低噪声热释电红外探测器前置放大器设计研究 王 芳，宋 艳，李 蕾，岳春光，马春旺，刘玉芳 （河南师范大学物理与信息工程学院，河南 新乡 453007 ） 摘要：提出一种新的高增益低噪声热释电红外探测器电路模型。采用双极型结型场效应 （BJFET ）， 通过改变时间常数解决了热释电前置放大器输出信号弱和易受干扰的关键问题，理论推导了热释电电 路的输出电流和电压响应，系统地分析了改进的前置放大器的噪声和温度特性。经实验验证：该电路 实现了大电流、宽频带、高增益、低噪声等优化特性。 关键词：热释电探测器；双极型结型场效应管；前置放大器；电路模型 中图分类号：TM13 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2010)11-0663-03 Design of High Gain and Low Noise Pyroelectric Infrared Detector Preamplifier WANG Fang ，SONG Yan，LI Lei ，YUE Chun-guang，MA Chun-wang ，LIU Yu-fang (Henan Normal University, XinXiang 453007, China) Abstract ：A circuit model of pyroelectric infrared detector preamplifier with high gain and low noise was proposed. With bipolar JFET (BJFET), by changing the time constant, the key issues of weak signal and vulnerable of preamplifier output signal are solved. Systematic analysis of the pre-amplifier noise and temperature has been carried out. Experiment results show that the circuit can achieve high current, wide bandwidth, high gain and low noise. Key words ：pyroelectric detector ，bipolar junction FET，preamplifier ，circuit model 工作。因此将其用于热辐射探测具有广阔的应用前景， 引言 尤其适用于在对温度要求极高的环境下进行的无接触 热释电红外探测器是用来探测物体红外辐射能量 在线辐射测量。 的一种器件，它可以将外界辐射能量吸收并转变为易 1 BJFET 前置放大电路模型 于测量的电信号或其它形式的量。当温度上升∆T 时， 在晶体的表面将产生电荷∆Q，该电荷可通过测量电路 假设入射辐射是角频率为w 的正弦调制光，功率 得到输出。同时热释电材料在很宽的光谱范围内具有 幅度为W，该辐射可表示为W(t) ＝W j wt 0 ⋅e 传