ตามการจำแนกประเภท เซ็นเซอร์อินฟราเรดสามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์ความร้อนและเซ็นเซอร์โฟตอน

เซ็นเซอร์ความร้อน

เครื่องตรวจจับความร้อนใช้องค์ประกอบการตรวจจับเพื่อดูดซับรังสีอินฟราเรดเพื่อสร้างอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น จากนั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างตามมาด้วย การวัดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพเหล่านี้สามารถวัดพลังงานหรือพลังงานที่ดูดซับได้ กระบวนการเฉพาะมีดังนี้ ขั้นตอนแรกคือการดูดซับรังสีอินฟราเรดด้วยเครื่องตรวจจับความร้อนเพื่อทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น ขั้นตอนที่สองคือการใช้เอฟเฟกต์อุณหภูมิบางอย่างของเครื่องตรวจจับความร้อนเพื่อแปลงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเป็นการเปลี่ยนแปลงของไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพที่ใช้กันทั่วไปมีสี่ประเภท: ประเภทเทอร์มิสเตอร์, ประเภทเทอร์โมคัปเปิล, ประเภทไพโรอิเล็กทริก และประเภทนิวแมติก Gaolai

#ชนิดเทอร์มิสเตอร์

หลังจากที่วัสดุที่ไวต่อความร้อนดูดซับรังสีอินฟราเรด อุณหภูมิจะสูงขึ้นและค่าความต้านทานจะเปลี่ยนไป ขนาดของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเป็นสัดส่วนกับพลังงานรังสีอินฟราเรดที่ถูกดูดซับ เครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่ทำโดยการเปลี่ยนความต้านทานหลังจากที่สารดูดซับรังสีอินฟราเรดเรียกว่าเทอร์มิสเตอร์ เทอร์มิสเตอร์มักใช้ในการวัดการแผ่รังสีความร้อน เทอร์มิสเตอร์มีสองประเภท: โลหะและเซมิคอนดักเตอร์

R(T)=AT−CeD/T

R(T): ค่าความต้านทาน; ที: อุณหภูมิ; A, C, D: ค่าคงที่ที่แตกต่างกันไปตามวัสดุ

เทอร์มิสเตอร์โลหะมีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิเป็นบวก และค่าสัมบูรณ์น้อยกว่าค่าของเซมิคอนดักเตอร์ ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมินั้นเป็นเส้นตรงและมีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดี ส่วนใหญ่จะใช้ในการวัดอุณหภูมิจำลอง

เทอร์มิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ตรงกันข้าม ใช้สำหรับการตรวจจับรังสี เช่น สัญญาณเตือน ระบบป้องกันอัคคีภัย และการค้นหาและติดตามหม้อน้ำความร้อน

#ชนิดเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลหรือที่เรียกว่าเทอร์โมคัปเปิลเป็นอุปกรณ์ตรวจจับเทอร์โมอิเล็กทริกที่เก่าแก่ที่สุด และหลักการทำงานของมันคือเอฟเฟกต์ไพโรอิเล็กทริก ทางแยกที่ประกอบด้วยวัสดุตัวนำที่แตกต่างกันสองชนิดสามารถสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ทางแยกได้ ปลายของเทอร์โมคัปเปิลที่รับรังสีเรียกว่าปลายร้อน และปลายอีกด้านเรียกว่าปลายเย็น สิ่งที่เรียกว่าปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก กล่าวคือ ถ้าวัสดุตัวนำที่แตกต่างกันทั้งสองนี้เชื่อมต่อกันเป็นวงรอบ เมื่ออุณหภูมิที่ข้อต่อทั้งสองต่างกัน กระแสจะถูกสร้างขึ้นในวงรอบ

เพื่อปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ จึงได้ติดตั้งฟอยล์สีทองสีดำไว้ที่ปลายร้อนเพื่อสร้างเป็นวัสดุของเทอร์โมคัปเปิล ซึ่งอาจเป็นโลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์ โครงสร้างอาจเป็นเส้นหรือรูปร่างเป็นแถบ หรือเป็นฟิล์มบางที่ทำโดยเทคโนโลยีการสะสมสุญญากาศหรือเทคโนโลยีการพิมพ์หินด้วยแสง เทอร์โมคัปเปิลประเภทเอนทิตีส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวัดอุณหภูมิ และเทอร์โมคัปเปิลชนิดฟิล์มบาง (ประกอบด้วยเทอร์โมคัปเปิลจำนวนมากในอนุกรม) ส่วนใหญ่จะใช้ในการวัดรังสี

ค่าคงที่เวลาของเครื่องตรวจจับอินฟราเรดชนิดเทอร์โมคัปเปิลมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ดังนั้นเวลาตอบสนองจึงค่อนข้างยาว และลักษณะไดนามิกค่อนข้างต่ำ ความถี่ของการเปลี่ยนแปลงการแผ่รังสีทางด้านเหนือโดยทั่วไปควรต่ำกว่า 10HZ ในการใช้งานจริง เทอร์โมคัปเปิลหลายตัวมักจะเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมเพื่อสร้างเทอร์โมไพล์เพื่อตรวจจับความเข้มของรังสีอินฟราเรด

#ประเภทไพโรอิเล็กทริก

เครื่องตรวจจับอินฟราเรดแบบไพโรอิเล็กทริกทำจากผลึกไพโรอิเล็กทริกหรือ "เฟอร์โรอิเล็กทริก" ที่มีโพลาไรเซชัน คริสตัลไพโรอิเล็กทริกเป็นคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกชนิดหนึ่งซึ่งมีโครงสร้างไม่สมมาตร ในสภาวะธรรมชาติ ศูนย์ประจุบวกและลบไม่ตรงกันในบางทิศทาง และประจุโพลาไรซ์จำนวนหนึ่งจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวคริสตัล ซึ่งเรียกว่าโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเอง เมื่ออุณหภูมิของคริสตัลเปลี่ยนแปลงไป อาจทำให้จุดศูนย์กลางของประจุบวกและลบของคริสตัลเปลี่ยน ดังนั้นประจุโพลาไรเซชันบนพื้นผิวจึงเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย โดยปกติแล้วพื้นผิวของมันจะจับประจุที่ลอยอยู่ในบรรยากาศและรักษาสถานะสมดุลทางไฟฟ้า เมื่อพื้นผิวของเฟอร์โรอิเล็กทริกอยู่ในสมดุลทางไฟฟ้า เมื่อรังสีอินฟราเรดถูกฉายรังสีบนพื้นผิว อุณหภูมิของเฟอร์โรอิเล็กทริก (แผ่น) จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ความเข้มของโพลาไรเซชันจะลดลงอย่างรวดเร็ว และประจุที่ถูกผูกไว้จะลดลงอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ประจุที่ลอยอยู่บนพื้นผิวเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในตัวเฟอร์โรอิเล็กทริกภายใน

ในช่วงเวลาสั้นๆ จากการเปลี่ยนแปลงความเข้มของโพลาไรเซชันที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นสถานะสมดุลทางไฟฟ้าบนพื้นผิวอีกครั้ง ประจุลอยตัวส่วนเกินจะปรากฏขึ้นบนพื้นผิวของเฟอร์โรอิเล็กทริก ซึ่งเทียบเท่ากับการปล่อยประจุส่วนหนึ่งออกมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ไพโรอิเล็กทริก เนื่องจากการชาร์จฟรีใช้เวลานานในการทำให้ประจุที่ถูกผูกไว้บนพื้นผิวเป็นกลาง จึงใช้เวลานานกว่าสองสามวินาที และเวลาผ่อนคลายของโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเองของคริสตัลนั้นสั้นมาก ประมาณ 10-12 วินาที ดังนั้น คริสตัลไพโรอิเล็กทริกสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว

# Gaolai ชนิดนิวแมติก

เมื่อก๊าซดูดซับรังสีอินฟราเรดภายใต้สภาวะคงปริมาตรไว้ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น และความดันจะเพิ่มขึ้น ขนาดของความดันที่เพิ่มขึ้นจะเป็นสัดส่วนกับพลังงานรังสีอินฟราเรดที่ถูกดูดซับ จึงสามารถวัดพลังงานรังสีอินฟราเรดที่ถูกดูดซับได้ เครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่ทำขึ้นตามหลักการข้างต้นเรียกว่าเครื่องตรวจจับก๊าซ และท่อ Gao Lai ก็เป็นเครื่องตรวจจับก๊าซทั่วไป

เซ็นเซอร์โฟตอน

เครื่องตรวจจับโฟตอนอินฟราเรดใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์บางชนิดเพื่อสร้างเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายใต้การฉายรังสีอินฟราเรดเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุ ด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้า ทำให้สามารถกำหนดความเข้มของรังสีอินฟราเรดได้ เครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่สร้างโดยเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเรียกรวมกันว่าเครื่องตรวจจับโฟตอน คุณสมบัติหลักคือความไวสูง ความเร็วตอบสนองที่รวดเร็ว และความถี่การตอบสนองสูง แต่โดยทั่วไปจะต้องทำงานที่อุณหภูมิต่ำ และแถบการตรวจจับค่อนข้างแคบ

ตามหลักการทำงานของเครื่องตรวจจับโฟตอน โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องตรวจจับแสงภายนอกและเครื่องตรวจจับแสงภายใน เครื่องตรวจจับแสงภายในแบ่งออกเป็นเครื่องตรวจจับแบบโฟโตคอนดักทีฟ เครื่องตรวจจับไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และเครื่องตรวจจับโฟโตแมกนีโตอิเล็กทริก

# เครื่องตรวจจับแสงภายนอก (อุปกรณ์ PE)

เมื่อแสงตกกระทบบนพื้นผิวของโลหะบางชนิด โลหะออกไซด์ หรือสารกึ่งตัวนำ หากพลังงานโฟตอนมีขนาดใหญ่เพียงพอ พื้นผิวก็สามารถปล่อยอิเล็กตรอนออกมาได้ ปรากฏการณ์นี้เรียกรวมกันว่าการปล่อยโฟโตอิเล็กตรอนซึ่งเป็นของเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริคภายนอก Phototubes และ photomultiplier tube เป็นของเครื่องตรวจจับโฟตอนประเภทนี้ ความเร็วในการตอบสนองรวดเร็ว และในเวลาเดียวกัน ผลิตภัณฑ์หลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ได้รับอัตราขยายที่สูงมาก ซึ่งสามารถใช้สำหรับการวัดโฟตอนเดี่ยวได้ แต่ช่วงความยาวคลื่นค่อนข้างแคบ และยาวที่สุดเพียง 1,700 นาโนเมตร

#เครื่องตรวจจับโฟโตคอนดักทีฟ

เมื่อเซมิคอนดักเตอร์ดูดซับโฟตอนตกกระทบ อิเล็กตรอนและรูในเซมิคอนดักเตอร์บางส่วนจะเปลี่ยนจากสถานะไม่นำไฟฟ้าไปเป็นสถานะอิสระที่สามารถนำไฟฟ้าได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์การนำแสง เครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่ทำโดยเอฟเฟกต์โฟโตคอนดักทีฟของเซมิคอนดักเตอร์เรียกว่าเครื่องตรวจจับโฟโตคอนดักทีฟ ปัจจุบันเป็นเครื่องตรวจจับโฟตอนชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

# เครื่องตรวจจับไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (อุปกรณ์ PU)

เมื่อรังสีอินฟราเรดถูกฉายรังสีที่จุดเชื่อมต่อ PN ของโครงสร้างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์บางชนิด ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อ PN อิเล็กตรอนอิสระในพื้นที่ P จะเคลื่อนไปยังพื้นที่ N และรูในพื้นที่ N จะเคลื่อนไปที่ พื้นที่พี. หากทางแยก PN เปิดอยู่ จะมีการสร้างศักย์ไฟฟ้าเพิ่มเติมที่ปลายทั้งสองด้านของทางแยก PN ที่เรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบภาพถ่าย เครื่องตรวจจับที่ทำโดยใช้เอฟเฟกต์แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้วยภาพถ่ายเรียกว่าเครื่องตรวจจับไฟฟ้าโซลาร์เซลล์หรือเครื่องตรวจจับอินฟราเรดแบบแยก

# เครื่องตรวจจับแมกนีโตอิเล็กทริกแบบออปติคอล

สนามแม่เหล็กจะถูกนำไปใช้กับตัวอย่างในแนวขวาง เมื่อพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์ดูดซับโฟตอน อิเล็กตรอนและรูที่สร้างขึ้นจะกระจายเข้าสู่ร่างกาย ในระหว่างกระบวนการแพร่กระจาย อิเล็กตรอนและรูจะถูกชดเชยไปที่ปลายทั้งสองของตัวอย่างเนื่องจากผลของสนามแม่เหล็กด้านข้าง มีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างปลายทั้งสองข้าง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ออปโตแมกนีโตอิเล็กทริก อุปกรณ์ตรวจจับที่ทำจากเอฟเฟกต์แมกนีโตอิเล็กทริกเรียกว่าอุปกรณ์ตรวจจับโฟโตแมกนีโตอิเล็กทริก (เรียกว่าอุปกรณ์ PEM)