CN112781732A - 一种适应温度可调的红外探测器像元及红外探测器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种适应温度可调的红外探测器像元及红外探测器，红外探测器像元包括衬底以及位于衬底上的吸收板结构和多个梁结构，衬底包括读出电路，吸收板结构包括热敏层和电极层，热敏层转换吸收的红外信号为电信号，电极层将电信号经由梁结构传输至读出电路；电极层包括多个电极结构，多个电极结构将热敏层划分为至少两个热敏电阻；读出电路选取两个电极结构以获取两个电极结构输出的电信号，以使接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻，热敏结构包括至少一个热敏电阻，两个电极结构分别输出红外探测正信号和红外探测负信号。通过本公开的技术方案，优化了红外探测器的环境温度适应性。

Description

一种适应温度可调的红外探测器像元及红外探测器

技术领域

本公开涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种适应温度可调的红外探测器像元及红外探测器。

背景技术

非接触红外探测器例如包括非接触式测温传感器，其探测原理是红外探测器将待测目标物体发射的红外辐射信号转换成热信号，经过探测器热敏元件将热信号转变为电信号，再经过电路芯片将电信号进行处理输出，红外探测器由此实现红外探测功能。

目前，红外探测器中热敏元件的阻值恒定，以满足红外探测器中电路芯片对热敏元件阻值的要求，但是当红外探测器所处环境温度变化时，热敏元件的阻值受温度影响同样发生变化，导致热敏元件的阻值不再满足电路芯片的要求，进而导致红外探测器的环境温度适应性较差，影响红外探测器的红外探测性能。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种适应温度可调的红外探测器像元及红外探测器，优化了红外探测器的环境温度适应性。

第一方面，本公开实施例提供了一种适应温度可调的红外探测器像元，包括：

衬底以及位于所述衬底上的吸收板结构和多个梁结构，所述衬底包括读出电路，所述吸收板结构包括热敏层和电极层，所述热敏层用于转换其自身吸收的红外信号为电信号，所述电极层用于将所述电信号经由所述梁结构传输至所述读出电路；

所述电极层包括多个电极结构，所述多个电极结构将所述热敏层划分为至少两个热敏电阻；

所述读出电路用于选取两个电极结构以获取所述两个电极结构输出的电信号，所述读出电路通过选取不同的所述两个电极结构，以使接入所述读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻，所述热敏结构包括至少一个所述热敏电阻；其中，所述两个电极结构分别用于输出红外探测正信号和红外探测负信号。

可选地，所述电极结构为条状电极结构，所述条状电极结构沿第一方向延伸并沿第二方向排列；其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

对应相邻所述条状电极结构之间的区域设置的热敏层形成一个所述热敏电阻，沿所述第二方向，相邻的所述条状电极结构之间的间距不同。

可选地，所述热敏层包括整面热敏结构，沿垂直于所述衬底的方向，所述整面热敏结构至少覆盖相邻的所述条状电极结构之间的间隙区域；或者，

所述热敏层包括多个条状热敏结构，相邻的所述条状电极结构之间设置有一个所述条状热敏结构。

可选地，所述电极结构为块状电极结构，所述块状电极结构分布于所述吸收板相对设置的第一侧和第二侧；

对应分别位于所述第一侧和所述第二侧且相邻的两个所述块状电极结构之间的区域设置的热敏层形成一个所述热敏电阻，所有所述热敏电阻的阻值相等。

可选地，所述热敏层包括一个条状热敏结构，沿垂直于所述衬底的方向，所述条状热敏结构与所有所述块状电极结构均存在交叠区域；

所述热敏层包括多个条状热敏结构，分别位于所述第一侧和所述第二侧且相邻的两个所述块状电极结构之间设置有一个所述条状热敏结构。

可选地，所述电极层包括一个条状电极结构和多个块状电极结构，所述条状电极结构与所述多个块状电极结构分别位于所述吸收板沿第一方向相对设置的第一侧和第二侧，所述条状电极结构沿第二方向延伸，所述块状电极结构沿所述第二方向排列；其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

所述条状电极结构和所述块状电极结构之间的区域设置的热敏层形成一个所述热敏电阻，所述热敏电阻的阻值各不相同。

可选地，所述热敏层包括多个条状热敏结构，所述条状电极结构和所述块状电极结构之间设置有一个所述条状热敏结构，所述条状热敏结构沿所述第二方向的宽度各不相同。

可选地，构成所述热敏层的材料包括非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒中的一种或几种。

可选地，所述电极结构与所述梁结构一一对应设置，所述电极结构通过对应的所述梁结构将所述电信号传输至所述读出电路中的对应端口。

第二方面，本公开实施例还提供了一种红外探测器，包括矩阵排列的多个如第一方面所述的适应温度可调的红外探测器像元。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例设置适应温度可调的红外探测器像元包括衬底以及位于衬底上的吸收板结构和多个梁结构，衬底包括读出电路，吸收板结构包括热敏层和电极层，热敏层用于转换其自身吸收的红外信号为电信号，电极层用于将电信号经由梁结构传输至读出电路。电极层包括多个电极结构，多个电极结构将热敏层划分为至少两个热敏电阻，读出电路用于选取两个电极结构以获取两个电极结构输出的电信号，读出电路通过选取不同的两个电极结构，以使接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻，热敏结构包括至少一个热敏电阻。由此，利用读出电路选取不同的两个电极结构接入电路，即选取不同的两个电极结构分别输出红外探测正信号和和红外探测负信号，以使得接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻，有利于实现对应不同常温等效电阻的热敏结构根据红外探测器所处环境温度的变化趋于相同的阻值，使得红外探测器可适应的环境温度可调，即有利于实现红外探测器可同时适用于高温和低温环境，优化了红外探测器的环境温度适应性，当红外探测器所处环境温度变化时，热敏结构的阻值仍可满足读出电路的要求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种适应温度可调的红外探测器像元的立体结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图；

图3为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图；

图4为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图；

图5为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图；

图6为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图；

图7为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图；

图8为本公开实施例提供的一种红外探测器的立体结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种适应温度可调的红外探测器像元的立体结构示意图，图2为本公开实施例提供的一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图。结合图1图2，适应温度可调的红外探测器像元包括衬底1以及位于衬底1上的吸收板结构2和多个梁结构3，衬底1包括读出电路，吸收板结构2包括热敏层4和电极层5，热敏层4用于转换其自身吸收的红外信号为电信号，电极层5用于将电信号经由梁结构3传输至读出电路。

具体地，衬底1中设置有对电信号进行读取和处理的读出电路，衬底1上还可以设置有对红外辐射进行二次反射的反射层10，吸收板结构2包括电极层5和热敏层4，热敏层4用于将其自身吸收的红外吸纳后，即温度信号转换成电信号，电极层5用于调节热敏层4的电阻，并将经由热敏层4转换后的电信号通过梁结构3传输到衬底1的读出电路，梁结构3至少包括电极层5，梁结构3为进行电传输和热传导的结构。另外，可以设置电极层5位于热敏层4临近衬底1的一侧，也可以设置电极层5位于热敏层4远离衬底1的一侧，本公开实施例对此不作具体限定。

结合图1和图2，设置电极层5包括多个电极结构6，多个电极结构6将热敏层4划分为至少两个热敏电阻，图2示例性地设置电极层5包括四个电极结构6，四个电极结构6将热敏层4划分为三个热敏电阻R1、R2和R3。读出电路用于选取两个电极结构6以获取两个电极结构6输出的电信号，读出电路通过选取不同的两个电极结构6，以使接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻，热敏结构包括至少一个热敏电阻，两个电极结构6分别用于输出红外探测正信号和红外探测负信号。

具体地，当读出电路选取电极结构61和电极结构62分别输出红外探测正信号和红外探测负信号时，接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R1，当读出电路选取电极结构62和电极结构63分别输出红外探测正信号和红外探测负信号时，接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R2，读出电路选取电极结构63和电极结构64分别输出红外探测正信号和红外探测负信号时，接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R3。由于热敏电阻R1、R2和R3沿图2中YY’方向的长度不同，垂直于YY’方向的横截面积相同，因为热敏电阻R1、R2和R3对应不同阻值的常温等效电阻，由此实现读出电路通过选取不同的两个电极结构6，以使接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻。

示例性地，可以设置热敏电阻R1处于第一环境温度范围时的阻值范围、热敏电阻R2处于第二环境温度范围时的阻值范围与热敏电阻R3处于第三环境温度范围时的阻值范围相等，对应的阻值范围均满足衬底1中读出电路对热敏电阻的阻值范围的要求，第一环境温度范围、第二环境温度范围和第三环境温度范围各不相同。

当红外探测器处于第一环境温度范围时，读出电路则可以选择电极结构61和电极结构62分别输出红外探测正信号和红外探测负信号，以使得热敏电极R1接入读出电路，进而满足读出电路对热敏电阻的阻值范围的要求。同样地，当红外探测器处于第二环境温度范围时，读出电路则可以选择电极结构62和电极结构63分别输出红外探测正信号和红外探测负信号，以使得热敏电极R2接入读出电路，进而满足读出电路对热敏电阻的阻值范围的要求；当红外探测器处于第三环境温度范围时，读出电路则可以选择电极结构63和电极结构64分别输出红外探测正信号和红外探测负信号，以使得热敏电极R3接入读出电路，进而满足读出电路对热敏电阻的阻值范围的要求。

由此，本公开实施例利用读出电路选取不同的两个电极结构6接入电路，即选取不同的两个电极结构6分别输出红外探测正信号和和红外探测负信号，以使得接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻，有利于实现对应不同常温等效电阻的热敏结构根据红外探测器所处环境温度的变化趋于相同的阻值，使得红外探测器可适应的环境温度可调，即有利于实现红外探测器可同时适用于高温和低温环境，优化了红外探测器的环境温度适应性，当红外探测器所处环境温度变化时，热敏结构的阻值仍可满足读出电路的要求。

可选地，结合图1和图2，可以设置电极结构6与梁结构3一一对应设置，电极结构6通过对应的梁结构3将电信号传输至读出电路中的对应端口。图1示例性地设置红外探测器像元包括四个梁结构3，图2示例性地设置电极层5包括四个电极结构6，电极结构6和梁结构3一一对应设置，还可以设置读出电路包括用于接收梁结构3输出的电信号的端口，梁结构3与读出电路中的端口同样一一对应设置。示例性地，可以设置电极结构61与梁结构31对应设置，电极结构62与梁结构32对应设置，电极结构63与梁结构33对应设置，电极结构64与梁结构34对应设置，电极结构6通过对应的梁结构3将电信号传输至读出电路中对应的端口。

由此，读出电路可以通过对端口的选择实现选取两个电极结构6分别输出红外探测正信号和红外探测负信号，即通过读出电路调试接入的电极结构6，使得接入读出电路的热敏电阻满足读出电路对热敏电阻阻值的要求，有利于实现红外探测器可同时适用于高温和低温环境，优化了红外探测器的环境适应性。

结合图1和图2，可以设置电极结构6为条状电极结构，条状电极结构沿第一方向XX’延伸并沿第二方向YY’排列，第一方向XX’和第二方向YY’相互垂直。对应相邻条状电极结构之间的区域设置的热敏层4形成一个热敏电阻，沿第二方向YY’，相邻的条状电极结构之间的间距不同。

图2示例性地设置电极层5包括四个条状电极结构，对应相邻条状电极结构之间的区域设置的热敏层4形成一个热敏电阻，四个条状电极结构将热敏层4划分为R1、R2和R3三个热敏电阻。沿第二方向YY’，相邻的条状电极结构之间的间距不同，例如可以如图2所示设置从上至下，相邻的条状电极结构之间的间距依次增加，因此热敏电阻R1、R2和R3沿第二方向YY’的长度逐渐增加，垂直于第二方向YY’的横截面积相同，热敏电阻R1、R2和R3的常温等效电阻依次增加，即常温下，热敏电阻R1的电阻小于热敏电阻R2的电阻小于热敏电阻R3的电阻。

示例性地，可以设置当红外探测器处于低温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于-80℃，小于0℃时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1。可以设置当红外探测器处于常温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于-20℃，小于60℃时，读出电路选择电极结构62和电极结构63输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R2。可以设置当红外探测器处于高温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于40℃小于100℃时，读出电路选择电极结构63和电极结构64输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R3。

示例性地，可以设置构成热敏层4的材料包括非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒中的一种或几种，非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒材料的电阻随温度的变化而变化，且非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒材料的电阻随温度的升高而减小，随温度的降低而增加，为负电阻温度系数的材料。

由于热敏电阻R1、R2和R3的常温等效电阻依次增加，因此，设置低温环境下选择热敏电阻R1接入读出电路，常温环境下选择热敏电阻R2接入读出电路，高温环境下选择热敏电阻R3接入读出电路，且热敏电阻均为负电阻温度系数电阻，有利于实现不同环境温度下，热敏电阻R1、R2和R3的电阻趋于相同。由此，读出电路通过选取不同的两个电极结构6分别输出红外探测正信号和和红外探测负信号，有利于实现对应不同常温等效电阻的热敏结构根据红外探测器所处环境温度变的变化趋于相同的阻值，使得红外探测器可适应的环境温度可调，即有利于实现红外探测器可同时适用于高温和低温环境，优化了红外探测器的环境适应性，当红外探测器所处环境温度变化时，热敏结构的阻值仍可满足读出电路的要求。

同样地，以热敏层4由负温度系数材料构成，还可以设置当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择电极结构62和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2。当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1和热敏电阻R2，且热敏电阻R1和热敏电阻R2为串联关系。

或者，可以设置当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择电极结构62和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择电极结构63和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R3。当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择电极结构62和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2和热敏电阻R3，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R2和热敏电阻R3，且热敏电阻R2和热敏电阻R3为串联关系。

或者，可以设置当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1和热敏电阻R2，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R1和热敏电阻R2，且热敏电阻R1和热敏电阻R2为串联关系。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择电极结构63和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R3。当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，且热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3为串联关系，此时还需要设置热敏电阻R1与热敏电阻R2串联后的常温等效电阻小于热敏电阻R3的常温等效电阻。

或者，可以设置当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择电极结构62和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2和热敏电阻R3，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R2和热敏电阻R3，且热敏电阻R2和热敏电阻R3为串联关系。当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，且热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3为串联关系。

以上，以热敏层4由负温度系数材料构成为例，读出电路通过选取不同的两个电极结构6分别输出红外探测正信号和和红外探测负信号，有利于实现对应不同常温等效电阻的热敏结构根据红外探测器所处环境温度变的变化趋于相同的阻值，使得红外探测器可适应的环境温度可调。另外，也可以设置热敏层4由正温度系数材料构成，则将上述低温环境和高温环境下，读出电路选取的电极结构6的情况互换即可，例如可以设置当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择电极结构63和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R3。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择电极结构62和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2。当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理以选择热敏电阻1R。

示例性地，参照图2，也可以设置电极层5包括三个条状电极结构，对应相邻条状电极结构之间的区域设置的热敏层4形成一个热敏电阻，三个条状电极结构将热敏层4划分为R1和R2两个热敏电阻，即可以设置多个电极结构将热敏层4划分为两个热敏电阻，可以设置红外探测器处于不同环境温度时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1，或者读出电路选择电极结构62和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2，具体工作原理与图2类似，这里不再赘述。可选地，如图2所示，可以设置热敏层4包括整面热敏结构，沿垂直于衬底1的方向，整面热敏结构至少覆盖相邻的条状电极结构之间的间隙区域，整面热敏结构还可以覆盖条状电极结构所在区域。由此，利用多个条状电极结构可以将热敏层4划分为至少两个热敏电阻，沿第二方向YY’，相邻的条状电极结构之间的间距不同，读出电路通过选取不同的两个电极结构6，使得接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻。

图3为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图。如图3所示，也可以设置热敏层4包括多个条状热敏结构41，相邻的条状电极结构之间设置有一个条状热敏结构41，条状热敏结构41与电极结构6不存在交叠区域，一个条状热敏结构41构成一个热敏电阻，沿第二方向YY’，相邻的条状电极结构之间的间距不同，使得不同条状热敏结构41沿第二方向YY’的长度不同，读出电路通过选取不同的两个电极结构6，使得接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻。

图4为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图。结合图1和图4，也可以设置电极结构6为块状电极结构，块状电极结构分布于吸收板相对设置的第一侧和第二侧，图4示例性地设置块状电极结构分布于吸收板的左右两侧。对应分别位于第一侧和第二侧且相邻的两个块状电极结构之间的区域设置的热敏层4形成一个热敏电阻，例如块状电极结构61和块状电极结构62之间的区域设置有一个热敏电阻R1，块状电极结构62和块状电极结构63之间的区域设置有一个热敏电阻R2，块状电极结构63和块状电极结构64之间的区域设置有一个热敏电阻R3，且所有热敏电阻的阻值相等。

图4示例性地设置电极层5包括四个块状电极结构，对应分别位于第一侧和第二侧且相邻的两个块状电极结构之间的区域设置的热敏层4形成一个热敏电阻，四个块状电极结构将热敏层4划分为R1、R2和R3三个热敏电阻。可以设置热敏电阻R1、R2和R3的长度和横截面积均相等，以使热敏电阻R1、R2和R3的阻值相等。

示例性地，可以设置当红外探测器处于低温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于-80℃，小于0℃时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1。可以设置当红外探测器处于常温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于-20℃，小于60℃时，读出电路选择电极结构61和电极结构63输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1和热敏电阻R2，且热敏电阻R1和热敏电阻R2为串联关系。可以设置当红外探测器处于高温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于40℃小于100℃时，读出电路选择电极结构61和电极结构64输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，且热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3为串联关系。

示例性地，可以设置构成热敏层4的材料包括非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒中的一种或几种，非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒材料的电阻随温度的变化而变化，且非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒材料的电阻随温度的升高而减小，随温度的降低而增加，为负电阻温度系数的材料。

由于热敏电阻R1、R2和R3的阻值相等，因此，设置低温环境下选择热敏电阻R1接入读出电路，常温环境下选择热敏电阻R1和热敏电阻R2接入读出电路，高温环境下选择热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3接入读出电路，且热敏电阻均为负电阻温度系数电阻，有利于实现不同环境温度下，热敏电阻R1、热敏电阻R1和热敏电阻R2的串联电阻以及热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3的串联电阻趋于相同。由此，读出电路通过选取不同的两个电极结构6分别输出红外探测正信号和和红外探测负信号，有利于实现对应不同常温等效电阻的热敏结构根据红外探测器所处环境温度变的变化趋于相同的阻值，使得红外探测器可适应的环境温度可调，即有利于实现红外探测器可同时适用于高温和低温环境，优化了红外探测器的环境适应性，当红外探测器所处环境温度变化时，热敏结构的阻值仍可满足读出电路的要求。

同样地，以热敏层4由负温度系数材料构成，还可以设置当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择电极结构63和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R3。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择电极结构62和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2和热敏电阻R3，且热敏电阻R2和热敏电阻R3为串联关系。当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，且热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3为串联关系。

或者，可以设置当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择电极结构62和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2和热敏电阻R3，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R2和热敏电阻R3，且二者为串联关系。当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，且三者为串联关系。

或者，可以设置当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择电极结构63和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R3。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1和热敏电阻R2，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R1和热敏电阻R2，且二者为串联关系。当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择电极结构61和电极结构64输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，此时接入读出电路的热敏结构包括热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，且三者为串联关系。

以上，以热敏层4由负温度系数材料构成为例，读出电路通过选取不同的两个电极结构6分别输出红外探测正信号和和红外探测负信号，有利于实现对应不同常温等效电阻的热敏结构根据红外探测器所处环境温度变的变化趋于相同的阻值，使得红外探测器可适应的环境温度可调。另外，也可以设置热敏层4由正温度系数材料构成，则将上述低温环境和高温环境下，读出电路选取的电极结构6的情况互换即可，例如可以设置当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1和热敏电阻R2，且热敏电阻R1和热敏电阻R2为串联关系。当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3，且敏电阻R1、热敏电阻R2和热敏电阻R3为串联关系。

示例性地，参照图4，也可以设置电极层5包括三个块状电极结构，对应分别位于第一侧和第二侧且相邻的两个块状电极结构之间的区域设置的热敏层4形成一个热敏电阻，三个块状电极结构将热敏层4划分为R1和R2两个热敏电阻，即可以设置多个电极结构将热敏层4划分为两个热敏电阻，可以设置红外探测器处于不同环境温度时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1，或者读出电路选择电极结构61和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1和R2且二者为串联关系，具体工作原理与图4类似，这里不再赘述。可选地，如图4所示，可以设置热敏层4包括一个条状热敏结构，沿垂直于衬底1的方向，条状热敏结构与所有块状电极结构均存在交叠区域。由此，利用多个块状电极结构可以将条状热敏结构划分为至少两个热敏电阻，读出电路通过选取不同的两个电极结构6，使得接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻。

图5为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图。如图5所示，也可以设置热敏层4包括多个条状热敏结构41，分别位于第一侧和第二侧且相邻的两个块状电极结构之间设置有一个条状热敏结构41，条状热敏结构41与电极结构6不存在交叠区域，一个条状热敏结构41构成一个热敏电阻，读出电路通过选取不同的两个电极结构6，同样可以使得接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻。

图6为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图。结合图1和图6，也可以设置电极层5包括一个条状电极结构61和多个块状电极结构62、63和64，条状电极结构61与多个块状电极结构62、63和64分别位于吸收板沿第一方向XX’相对设置的第一侧和第二侧，图6示例性地设置条状电极结构61位于吸收板的左侧，多个块状电极结构62、63和64位于吸收板的右侧，条状电极结构61沿第二方向YY’延伸，块状电极结构62、63和64沿第二方向YY’排列，第一方向XX’和第二方向YY’相互垂直。条状电极结构61和块状电极结构62、63和64之间的区域设置的热敏层4形成一个热敏电阻，热敏电阻的阻值各不相同。

图6示例性地设置电极层5包括三个块状电极结构62、63和64，一个条状电极结构61和三个块状电极结构62、63和64将热敏层4划分为R1、R2和R3三个热敏电阻。热敏电阻沿第二方向YY’的长度不同，例如可以如图6所示设置从上至下，热敏电阻沿第二方向YY’的长度依次增加，热敏电阻R1、R2和R3垂直于第二方向YY’的横截面积相同，因此热敏电阻R1、R2和R3的常温等效电阻依次增加，即常温下，热敏电阻R1的电阻小于热敏电阻R2的电阻小于热敏电阻R3的电阻。

示例性地，可以设置当红外探测器处于低温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于-80℃，小于0℃时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1。可以设置当红外探测器处于常温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于-20℃，小于60℃时，读出电路选择电极结构61和电极结构63输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R2。可以设置当红外探测器处于高温环境，例如红外探测器所处的环境温度大于40℃小于100℃时，读出电路选择电极结构61和电极结构64输出的电信号进行处理，此时接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R3。

示例性地，可以设置构成热敏层4的材料包括非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒中的一种或几种，非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒材料的电阻随温度的变化而变化，且非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒材料的电阻随温度的升高而减小，随温度的降低而增加，为负电阻温度系数的材料。

由于热敏电阻R1、R2和R3的常温等效电阻依次增加，因此，设置低温环境下选择热敏电阻R1接入读出电路，常温环境下选择热敏电阻R2接入读出电路，高温环境下选择热敏电阻R3接入读出电路，且热敏电阻均为负电阻温度系数电阻，有利于实现不同环境温度下，热敏电阻R1、R2和R3的电阻趋于相同。由此，读出电路通过选取不同的两个电极结构6分别输出红外探测正信号和和红外探测负信号，有利于实现对应不同常温等效电阻的热敏结构根据红外探测器所处环境温度变的变化趋于相同的阻值，使得红外探测器可适应的环境温度可调，即有利于实现红外探测器可同时适用于高温和低温环境，优化了红外探测器的环境适应性，当红外探测器所处环境温度变化时，热敏结构的阻值仍可满足读出电路的要求。

另外，也可以设置热敏层4由正温度系数材料构成，则将上述低温环境和高温环境下，读出电路选取的电极结构6的情况互换即可，例如可以设置当红外探测器处于高温环境时，读出电路选择接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R3。当红外探测器处于常温环境时，读出电路选择接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R2。当红外探测器处于低温环境时，读出电路选择接入读出电路的热敏结构为热敏电阻R1。

可选地，如图6所示，可以设置热敏层4包括多个条状热敏结构，条状电极结构和块状电极结构之间设置有一个条状热敏结构41，条状热敏结构41与电极结构6不存在交叠区域，条状热敏结构41沿第二方向YY’的宽度各不相同。一个条状热敏结构41构成一个热敏电阻，读出电路通过选取不同的两个电极结构6，同样可以使得接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻。

图7为本公开实施例提供的另一种适应温度可调的红外探测器像元中电极层和热敏层的俯视结构示意图。如图7所示，也可以设置热敏层4为连续结构，即对应电极结构6所在位置同样设置有热敏层4，电结构6覆盖热敏层4，利用条状电极和多个块状电极结构可以将条状热敏结构划分为至少两个热敏电阻，读出电路通过选取不同的两个电极结构6，使得接入读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻。

示例性地，参照图6，也可以设置电极层5包括两个块状电极结构，一个条状电极结构61和两个块状电极结构62和63将热敏层4划分为R1和R2两个热敏电阻，即可以设置多个电极结构将热敏层4划分为两个热敏电阻，可以设置红外探测器处于不同环境温度时，读出电路选择电极结构61和电极结构62输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R1，或者读出电路选择电极结构61和电极结构63输出的电信号进行处理以选择热敏电阻R2，具体工作原理与图6类似，这里不再赘述。

需要说明的是，上述实施例所述的条状电极结构，并不局限于图2和图3以及图6和图7所示的矩形条状电极结构，可以设置电极结构沿条状电极结构的延伸方形具有折线走线图案或者方波走线图案，确保电极结构的整体延伸方向为条状电极结构的延伸方向即可。相应地，条状电极结构的图案发生变化，电极结构之间区域的热敏层图案也可适应变化，确保电极层中的多个电极结构能够将热敏层划分为至少两个热敏电阻即可。本公开实施例还提供了一种红外探测器，图8为本公开实施例提供的一种红外探测器的立体结构示意图。如图8所示，红外探测器100包括阵列排布的多个如上述实施例所述的适应温度可调的红外探测器像元101，因此，本公开实施例提供的红外探测器100具备上述实施例所述的有益效果，这里不再赘述。示例性地，红外探测器例如可以是非制冷红外焦平面探测器。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，包括：

衬底以及位于所述衬底上的吸收板结构和多个梁结构，所述衬底包括读出电路，所述吸收板结构包括热敏层和电极层，所述热敏层用于转换其自身吸收的红外信号为电信号，所述电极层用于将所述电信号经由所述梁结构传输至所述读出电路；

所述电极层包括多个电极结构，所述多个电极结构将所述热敏层划分为至少两个热敏电阻；

所述读出电路用于选取两个电极结构以获取所述两个电极结构输出的电信号，所述读出电路通过选取不同的所述两个电极结构，以使接入所述读出电路的热敏结构对应至少两个不同阻值的常温等效电阻，所述热敏结构包括至少一个所述热敏电阻；其中，所述两个电极结构分别用于输出红外探测正信号和红外探测负信号。

2.根据权利要求1所述的适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，所述电极结构为条状电极结构，所述条状电极结构沿第一方向延伸并沿第二方向排列；其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

对应相邻所述条状电极结构之间的区域设置的热敏层形成一个所述热敏电阻，沿所述第二方向，相邻的所述条状电极结构之间的间距不同。

3.根据权利要求2所述的适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，所述热敏层包括整面热敏结构，沿垂直于所述衬底的方向，所述整面热敏结构至少覆盖相邻的所述条状电极结构之间的间隙区域；或者，

所述热敏层包括多个条状热敏结构，相邻的所述条状电极结构之间设置有一个所述条状热敏结构。

4.根据权利要求1所述的适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，所述电极结构为块状电极结构，所述块状电极结构分布于所述吸收板相对设置的第一侧和第二侧；

对应分别位于所述第一侧和所述第二侧且相邻的两个所述块状电极结构之间的区域设置的热敏层形成一个所述热敏电阻，所有所述热敏电阻的阻值相等。

5.根据权利要求4所述的适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，所述热敏层包括一个条状热敏结构，沿垂直于所述衬底的方向，所述条状热敏结构与所有所述块状电极结构均存在交叠区域；

所述热敏层包括多个条状热敏结构，分别位于所述第一侧和所述第二侧且相邻的两个所述块状电极结构之间设置有一个所述条状热敏结构。

6.根据权利要求1所述的适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，所述电极层包括一个条状电极结构和多个块状电极结构，所述条状电极结构与所述多个块状电极结构分别位于所述吸收板沿第一方向相对设置的第一侧和第二侧，所述条状电极结构沿第二方向延伸，所述块状电极结构沿所述第二方向排列；其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

所述条状电极结构和所述块状电极结构之间的区域设置的热敏层形成一个所述热敏电阻，所述热敏电阻的阻值各不相同。

7.根据权利要求6所述的适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，所述热敏层包括多个条状热敏结构，所述条状电极结构和所述块状电极结构之间设置有一个所述条状热敏结构，所述条状热敏结构沿所述第二方向的宽度各不相同。

8.根据权利要求1所述的适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，构成所述热敏层的材料包括非晶硅、非晶锗硅、氧化钛或者氧化钒中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的适应温度可调的红外探测器像元，其特征在于，所述电极结构与所述梁结构一一对应设置，所述电极结构通过对应的所述梁结构将所述电信号传输至所述读出电路中的对应端口。

10.一种红外探测器，其特征在于，包括矩阵排列的多个如权利要求1-9任一项所述的适应温度可调的红外探测器像元。

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