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半导体非制冷探测器
资料介绍
核心概念与发展背景
半导体非制冷探测器是一类无需低温制冷即可工作的半导体光辐射探测器，区别于需要液氮、液氦或者斯特林制冷机降温的制冷型半导体探测器（比如高端红外焦平面阵列），凭借体积小、功耗低、成本低、启动快、寿命长的优势，成为当前民用与低端商用光电探测领域的主流产品。
半导体探测技术的发展最早可追溯到20世纪初，早期的光电探测器件多基于真空光电管原理，体积大响应慢。1940年代之后，随着半导体材料提纯技术与固体物理理论的发展，研究人员发现不同禁带宽度的半导体材料可以对应吸收不同波长的光辐射，基于内光电效应的半导体探测器开始逐步取代真空器件。早期的半导体红外探测器都需要低温制冷来抑制热噪声，才能获得足够高的探测灵敏度，这极大限制了探测器的应用场景——低温制冷系统不仅体积笨重，成本也很高，只有军事、航天等高价值领域才能负担。
1960年代之后，非制冷半导体探测技术开始起步，最初发展的是热敏型非制冷探测器，比如热敏电阻、热电偶，随后基于半导体内光致效应的光子型非制冷探测器逐步成熟。进入21世纪之后，随着MEMS微加工技术、材料外延技术、信号读出集成电路技术的发展，半导体非制冷探测器的性能得到大幅提升，不仅在夜视、测温等传统领域普及，还逐步拓展到安防监控、工业检测、消费电子等多个领域。
工作原理分类
半导体非制冷探测器按照工作原理可以分为两大类：热敏型半导体非制冷探测器和光子型半导体非制冷探测器，两者的工作机制、性能特点差异较大。
热敏型半导体非制冷探测器
热敏型探测器的核心原理是：半导体吸收光辐射后温度升高，半导体的某一电学参数随温度变化发生改变，通过检测该电学参数的变化即可得到入射光辐射的强度。这类探测器不需要制冷，对波长的响应范围宽，覆盖从可见光到远红外全波段，缺点是响应速度较慢，灵敏度低于同规格的光子型探测器。常见的热敏型半导体非制冷探测器包括以下几类：
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