JP2840735B2 - 赤外線検出素子 - Google Patents
赤外線検出素子Info
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- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は赤外線照射の温度による電気抵抗変化で赤
外線量を検出する半導体繊維を用いた赤外線検出素子に
関するものである。
外線量を検出する半導体繊維を用いた赤外線検出素子に
関するものである。
（従来の技術） 従来の赤外線検出素子としては、焦電効果を利用した
焦電素子や熱電対を集積したサーモパイル等を用いたも
のがあり、これらの赤外線検出素子は、（イ）冷却を必
要としない、（ロ）感度の波長依存性がない、（ハ）他
の素子に比較して安価に製造できる、等の特徴を有して
いるため広く利用されている。
焦電素子や熱電対を集積したサーモパイル等を用いたも
のがあり、これらの赤外線検出素子は、（イ）冷却を必
要としない、（ロ）感度の波長依存性がない、（ハ）他
の素子に比較して安価に製造できる、等の特徴を有して
いるため広く利用されている。
しかしかかる赤外線検出素子は応答時間にやや難点が
あり、早い応答速度の要求される用途には好適でなく、
又赤外線源の位置検出に限界があり、さらに、価格の点
での不利も免がれなかった。
あり、早い応答速度の要求される用途には好適でなく、
又赤外線源の位置検出に限界があり、さらに、価格の点
での不利も免がれなかった。
先に発明者等は温度により電気抵抗が変化する半導体
繊維を用いた赤外線検出素子を提案した（特願昭63−22
2506号）。
繊維を用いた赤外線検出素子を提案した（特願昭63−22
2506号）。
そして上記半導体繊維は、比較的コスト安で得られ、
細いために熱容量が小さく熱に対する応答性が速い等の
上記諸問題の一応の解決を見た。
細いために熱容量が小さく熱に対する応答性が速い等の
上記諸問題の一応の解決を見た。
（発明が解決しようとする課題） しかし最近上記赤外線検出素子の各種の用途分野にお
ける赤外線検出機能に対する要求には非常に厳しいもの
があり、かかる要求に応ずるための研究開発が積極的に
行われているのが実情である。具体的には上述の応答速
度の向上及び温度に対する感度の向上等である。
ける赤外線検出機能に対する要求には非常に厳しいもの
があり、かかる要求に応ずるための研究開発が積極的に
行われているのが実情である。具体的には上述の応答速
度の向上及び温度に対する感度の向上等である。
（課題を解決するための手段） 発明者等は継続して上記赤外線検出素子に関して検討
を重ねていたところ、特定の半導体繊維、具体的には炭
化ケイ素を主成分とする繊維の比抵抗値を特定するこ
と、及びそれに加えて該繊維の組成の特定化、更にこれ
ら繊維の相互非接触配列を行うことにより上記検出機
能、特に応答性の向上が得られることを見出しこの発明
を完成したのである。
を重ねていたところ、特定の半導体繊維、具体的には炭
化ケイ素を主成分とする繊維の比抵抗値を特定するこ
と、及びそれに加えて該繊維の組成の特定化、更にこれ
ら繊維の相互非接触配列を行うことにより上記検出機
能、特に応答性の向上が得られることを見出しこの発明
を完成したのである。
即ち本発明は、赤外線照射による炭化ケイ素を主成分
とする繊維の電気抵抗変化により赤外線量を検出する赤
外線検出素子であって、第１の発明は、常温での比抵抗
値が1.0×105〜1.0×103Ω・cmで、かつ繊維モノフィラ
メント直径３〜200μの炭化ケイ素を主成分とする繊維
のモノフィラメントを用いるものであり、又第２の発明
は、 Si:50〜70wt％ C :28〜40wt％ O : 0〜10wt％ （Ｈおよび／又はTi又はZr）:0〜10wt％ の組成からなり、常温での比抵抗値が1.0×105〜1.0×1
0-1Ω・cmで、かつ繊維モノフィラメント直径３〜200μ
の炭化ケイ素を主成分とする繊維のモノフィラメントを
用い、両発明共に該フィラメントを互いに接触させるこ
となく電極間に配置して構成してなる赤外線検出素子で
ある。
とする繊維の電気抵抗変化により赤外線量を検出する赤
外線検出素子であって、第１の発明は、常温での比抵抗
値が1.0×105〜1.0×103Ω・cmで、かつ繊維モノフィラ
メント直径３〜200μの炭化ケイ素を主成分とする繊維
のモノフィラメントを用いるものであり、又第２の発明
は、 Si:50〜70wt％ C :28〜40wt％ O : 0〜10wt％ （Ｈおよび／又はTi又はZr）:0〜10wt％ の組成からなり、常温での比抵抗値が1.0×105〜1.0×1
0-1Ω・cmで、かつ繊維モノフィラメント直径３〜200μ
の炭化ケイ素を主成分とする繊維のモノフィラメントを
用い、両発明共に該フィラメントを互いに接触させるこ
となく電極間に配置して構成してなる赤外線検出素子で
ある。
この発明において用いられる炭化ケイ素繊維は、通常
ポリカルボシランなどの有機ケイ素化合物またはこれに
有機金属化合物（例えば、アルコキシチタン，アルコキ
シジルコニウムなど）、を添加して重合した化合物を溶
融紡糸し、空気中などの酸化雰囲気で100〜300℃で不融
化し、ついで不活性雰囲気で1000〜1600℃で焼成して繊
維フィラメント径（直径）３〜200μのものが得られ
る。
ポリカルボシランなどの有機ケイ素化合物またはこれに
有機金属化合物（例えば、アルコキシチタン，アルコキ
シジルコニウムなど）、を添加して重合した化合物を溶
融紡糸し、空気中などの酸化雰囲気で100〜300℃で不融
化し、ついで不活性雰囲気で1000〜1600℃で焼成して繊
維フィラメント径（直径）３〜200μのものが得られ
る。
そしてその組成は一般に Si:40〜70wt％ C :20〜40wt％ O : 0〜20wt％ 残（Ｈおよび／又はTi又はZr）:0〜10wt％ であり焼成温度により、数々の比抵抗のものが得られ
る。
る。
後記実施例にもよる如く、発明者の検討結果によれ
ば、常温での比抵抗値が1.0×105〜1.0×103Ω・cmの範
囲にあるものの選択により、赤外線照射による比抵抗減
少割合すなわちサーミスタ定数が炭化ケイ素薄膜より優
れており、例えば熱時定数:10〜50msecを示すなど赤外
線検出性能に優れたものとなる。比抵抗値が前記範囲を
超えると流れる電流が微小となりすぎて検出不能であ
り、また、前記範囲未満ではサーミスタ定数が小となり
すぎて応答性に劣りいずれも好ましくない。
ば、常温での比抵抗値が1.0×105〜1.0×103Ω・cmの範
囲にあるものの選択により、赤外線照射による比抵抗減
少割合すなわちサーミスタ定数が炭化ケイ素薄膜より優
れており、例えば熱時定数:10〜50msecを示すなど赤外
線検出性能に優れたものとなる。比抵抗値が前記範囲を
超えると流れる電流が微小となりすぎて検出不能であ
り、また、前記範囲未満ではサーミスタ定数が小となり
すぎて応答性に劣りいずれも好ましくない。
更に発明者等の他の知見によれば、上記炭化ケイ素繊
維の組成を以下のように限定することにより、前記比抵
抗値の下限を低くした範囲でも優れた検出能力を有する
ものとなる。
維の組成を以下のように限定することにより、前記比抵
抗値の下限を低くした範囲でも優れた検出能力を有する
ものとなる。
即ち、たとえば上記ポリカルボシランまたはこれに有
機金属化合物を添加した化合物に要すれば芳香族炭化水
素（例えばピッチ類）を添加して重合させるなどにより
Ｃの組成割合を増加させた、 Si:50〜70wt％ C :28〜40wt％ O : 0〜10wt％ 残（Ｈおよび／又はTi又はZr）:0〜10wt％ の組成とする。繊維フィラメント径（直径）は３〜20μ
が好ましい。
機金属化合物を添加した化合物に要すれば芳香族炭化水
素（例えばピッチ類）を添加して重合させるなどにより
Ｃの組成割合を増加させた、 Si:50〜70wt％ C :28〜40wt％ O : 0〜10wt％ 残（Ｈおよび／又はTi又はZr）:0〜10wt％ の組成とする。繊維フィラメント径（直径）は３〜20μ
が好ましい。
このような特定の炭化ケイ素繊維とすれば、常温での
比抵抗値が1.0×105〜1.0×10-1Ω・cmの範囲でよい。
比抵抗値が1.0×105〜1.0×10-1Ω・cmの範囲でよい。
この繊維では低比抵抗領域でも優れた検出性能を示す
が特に繊維径が30μ以下の場合小径繊維の放熱性が加味
され、特に優れた検出性能を示す。次に繊維フィラメン
トの配列に関しては、該フィラメント相互が接触または
絡み合っていると赤外線の受光面積が減少し放熱性も悪
くなり、かつ、ノイズの原因になるので好ましくない。
が特に繊維径が30μ以下の場合小径繊維の放熱性が加味
され、特に優れた検出性能を示す。次に繊維フィラメン
トの配列に関しては、該フィラメント相互が接触または
絡み合っていると赤外線の受光面積が減少し放熱性も悪
くなり、かつ、ノイズの原因になるので好ましくない。
かかる配列の具体例を図に示す。
第１図（ａ）は電極（Ａ）（Ａ）間にフィラメント
（Ｆ）を張り渡した図であって、その配列形態を同図
（ｂ）の（１）及び（２）の如くして相互の接触を回避
したものである。
（Ｆ）を張り渡した図であって、その配列形態を同図
（ｂ）の（１）及び（２）の如くして相互の接触を回避
したものである。
第２図は電極（Ａ）（Ａ）間及び（Ｂ）（Ｂ）間に同
様にフィラメント（Ｆ）を相互に交叉して張り渡した例
である。
様にフィラメント（Ｆ）を相互に交叉して張り渡した例
である。
この場合は同様に同図（ｂ）の（１）（４）及び
（２）（３）の組合せ、更に（１）（２）及び（３）
（４）の組合せ等を行えば良い。
（２）（３）の組合せ、更に（１）（２）及び（３）
（４）の組合せ等を行えば良い。
（作用） この発明においては、上述の炭化ケイ素フィラメント
の比抵抗値、及び／又は該フィラメントの組成の特定化
を行うこと、更にフィラメント相互の非接触配置により
赤外線検出素子の上述の熱時定数の向上が得られるので
ある。
の比抵抗値、及び／又は該フィラメントの組成の特定化
を行うこと、更にフィラメント相互の非接触配置により
赤外線検出素子の上述の熱時定数の向上が得られるので
ある。
（実施例） 以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。
実施例１〜２及び比較例１〜２ ポリカルボシランを延伸率を変えて溶融紡糸し、２種
類の径の異なる紡糸フィラメントを得た。これを空気中
で200℃,60分不融化処理を行ったのち、不活性ガス中で
1000〜1400℃,30〜60分焼成して、次表−１に示す特性
の炭化ケイ素繊維フィラメント（組成:Si 54.5wt％,C 2
7.2wt％,O 17.9wt％,H 0.4wt％）を得た。
類の径の異なる紡糸フィラメントを得た。これを空気中
で200℃,60分不融化処理を行ったのち、不活性ガス中で
1000〜1400℃,30〜60分焼成して、次表−１に示す特性
の炭化ケイ素繊維フィラメント（組成:Si 54.5wt％,C 2
7.2wt％,O 17.9wt％,H 0.4wt％）を得た。
この繊維フィラメントを20mmに切断し、各々100本ず
つ互に接触させることなく平行に配列して8Vの直流電圧
を印加し、黒体炉を熱源として高速シャッターにより熱
線を断続させた際の出力、電圧の波形をオシロスコープ
によって調べ熱時定数を測定した。その結果を同表−１
に示す。
つ互に接触させることなく平行に配列して8Vの直流電圧
を印加し、黒体炉を熱源として高速シャッターにより熱
線を断続させた際の出力、電圧の波形をオシロスコープ
によって調べ熱時定数を測定した。その結果を同表−１
に示す。
実施例３〜７及び比較例３〜４ ポリカルボシランに20wt％の石油ピッチを添加し、30
0℃で加熱して得たポリカルボシランを主成分とする有
機ケイ素高分子化合物を延伸率を変えて溶融紡糸し、３
種類の径の異なる紡糸フィラメントを得た。これを空気
中で200℃,60分不融化処理を行ったのち不活性ガス中で
1200〜1600℃,30〜60分焼成して、次表−２に示す特性
の炭化ケイ素繊維フィラメント（組成:Si 57.6wt％,C 3
3.1wt％,O 8.8wt％,H 0.5wt％）を得た。
0℃で加熱して得たポリカルボシランを主成分とする有
機ケイ素高分子化合物を延伸率を変えて溶融紡糸し、３
種類の径の異なる紡糸フィラメントを得た。これを空気
中で200℃,60分不融化処理を行ったのち不活性ガス中で
1200〜1600℃,30〜60分焼成して、次表−２に示す特性
の炭化ケイ素繊維フィラメント（組成:Si 57.6wt％,C 3
3.1wt％,O 8.8wt％,H 0.5wt％）を得た。
この繊維フィラメントを用い実施例１の方法と同様に
して熱時定数を測定した。その結果を同表−２に示す。
して熱時定数を測定した。その結果を同表−２に示す。
比較例５ 実施例３の繊維フィラメント250本を束ねてフィラメ
ントの一部を互いに接触させて熱時定数を同様に測定し
たところ、295msecであった。
ントの一部を互いに接触させて熱時定数を同様に測定し
たところ、295msecであった。
上記の結果によれば、実施例品、即ち本発明は比較例
に比し熱時定数、即ち応答速度が著しく高いことが明ら
かであった。
に比し熱時定数、即ち応答速度が著しく高いことが明ら
かであった。
（発明の効果） 以上の説明及び実施例の結果から明らかなように、本
発明赤外線検出素子はその特性、特に応答速度に著しく
優れたものであり、上記各種使用目的における要求に応
じ得るものであり、その工業的利用効果は著しく大き
い。
発明赤外線検出素子はその特性、特に応答速度に著しく
優れたものであり、上記各種使用目的における要求に応
じ得るものであり、その工業的利用効果は著しく大き
い。
第１図及び第２図は本発明における炭化ケイ素フィラメ
ントの配列態様の模式説明図である。 A,B…電極、Ｆ…フィラメント。
ントの配列態様の模式説明図である。 A,B…電極、Ｆ…フィラメント。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 範雄 神奈川県相模原市宮下本町１―５―18 (72)発明者 梶原 貞次郎 東京都港区赤坂１丁目６番６号 綜合警 備保障株式会社内 (72)発明者 市川 宏 神奈川県横浜市栄区庄戸２―５―16 (56)参考文献 特開 平２−71121（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 1/02 G01J 5/02
Claims (2)
- 【請求項１】赤外線照射による炭化ケイ素を主成分とす
る繊維の電気抵抗変化により赤外線量を検出する赤外線
検出素子であって、 常温での比抵抗値が1.0×105〜1.0×103Ω・cmで、かつ
繊維モノフィラメント直径３〜200μの炭化ケイ素を主
成分とする繊維のモノフィラメントを互いに接触させる
ことなく電極間に配置して構成してなる赤外線検出素
子。 - 【請求項２】赤外線照射による炭化ケイ素を主成分とす
る繊維の電気抵抗変化により赤外線量を検出する赤外線
検出素子であって、 Si:50〜70wt％ C :28〜40wt％ O : 0〜10wt％ Ｈおよび／又はTi又はZr）:0〜10wt％ の組成からなり、常温での比抵抗値が1.0×105〜1.0×1
0-1Ω・cmで、かつ繊維モノフィラメント直径３〜200μ
の炭化ケイ素を主成分とする繊維のモノフィラメントを
互いに接触させることなく電極間に配置して構成してな
る赤外線素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1131435A JP2840735B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 赤外線検出素子 |
| US07/417,477 US5025243A (en) | 1989-05-26 | 1989-10-05 | Infrared detective element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1131435A JP2840735B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 赤外線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02310430A JPH02310430A (ja) | 1990-12-26 |
| JP2840735B2 true JP2840735B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=15057898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1131435A Expired - Fee Related JP2840735B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 赤外線検出素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5025243A (ja) |
| JP (1) | JP2840735B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
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| US6940392B2 (en) * | 2001-04-24 | 2005-09-06 | Savi Technology, Inc. | Method and apparatus for varying signals transmitted by a tag |
| US6995691B2 (en) * | 2001-02-14 | 2006-02-07 | Heetronix | Bonded structure using reacted borosilicate mixture |
| US6713762B2 (en) | 2001-07-16 | 2004-03-30 | Heetronix | Acoustic absorption electromagnetic radiation sensing with SIC |
| US7198227B2 (en) * | 2004-06-10 | 2007-04-03 | Goodrich Corporation | Aircraft cargo locating system |
| WO2010047844A2 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | Hewlett-Packard Development Company, L. P. | Nanowire bolometer photodetector |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2111720B1 (ja) * | 1970-10-20 | 1975-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | |
| US3952275A (en) * | 1973-04-11 | 1976-04-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Photon sensor and method of fabrication |
| WO1982001066A1 (en) * | 1980-09-24 | 1982-04-01 | Liddiard K | Infrared radiation detector |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP1131435A patent/JP2840735B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-05 US US07/417,477 patent/US5025243A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02310430A (ja) | 1990-12-26 |
| US5025243A (en) | 1991-06-18 |
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