JP3206446B2 - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents
焦電型赤外線検出器Info
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- JP3206446B2 JP3206446B2 JP22344096A JP22344096A JP3206446B2 JP 3206446 B2 JP3206446 B2 JP 3206446B2 JP 22344096 A JP22344096 A JP 22344096A JP 22344096 A JP22344096 A JP 22344096A JP 3206446 B2 JP3206446 B2 JP 3206446B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焦電型の赤外線検
出器に関する。
出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】焦電型赤外線検出器は、炎検知によって
その検知情報を出力する防災システム、立ち入り禁止区
域や建物内へ侵入する人体を検知して、自動的にランプ
を点灯させる等の防犯警報システム、同じく人体検知に
よって自動ドアを開閉する起動スイッチ等に利用されて
いる。さらに、この検出器は食品の自動調理等の民生用
にも利用されており、その応用範囲は広い。
その検知情報を出力する防災システム、立ち入り禁止区
域や建物内へ侵入する人体を検知して、自動的にランプ
を点灯させる等の防犯警報システム、同じく人体検知に
よって自動ドアを開閉する起動スイッチ等に利用されて
いる。さらに、この検出器は食品の自動調理等の民生用
にも利用されており、その応用範囲は広い。
【０００３】この焦電型赤外線検出器による検知可能な
波長領域は広いが、この検出器の特性は、その構成要素
及び外部回路によって制限される。こうした検出器には
従来より、高周波電磁界による妨害（以下、ＲＦＩとい
う）が発生する問題があり、これに対する対策として、
例えば図１５に示すような内部回路をもつ焦電検出器が
知られている。この焦電検出器内には、電界効果トラン
ジスタＥ12が搭載され、この電界効果トランジスタＥ12
のドレイン及びソースのそれぞれと接地間にコンデンサ
Ｃ1,Ｃ2 が挿入された構成となっている。この構成によ
り、素子を介して電界効果トランジスタＥ12のゲート端
子に侵入した高周波エネルギが、ハイパスフィルタでグ
ランドに落とし込まれ、ＲＦＩを排除するものである。
波長領域は広いが、この検出器の特性は、その構成要素
及び外部回路によって制限される。こうした検出器には
従来より、高周波電磁界による妨害（以下、ＲＦＩとい
う）が発生する問題があり、これに対する対策として、
例えば図１５に示すような内部回路をもつ焦電検出器が
知られている。この焦電検出器内には、電界効果トラン
ジスタＥ12が搭載され、この電界効果トランジスタＥ12
のドレイン及びソースのそれぞれと接地間にコンデンサ
Ｃ1,Ｃ2 が挿入された構成となっている。この構成によ
り、素子を介して電界効果トランジスタＥ12のゲート端
子に侵入した高周波エネルギが、ハイパスフィルタでグ
ランドに落とし込まれ、ＲＦＩを排除するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術においては、ゲート側からのエネルギはドレインと
ソースに等しいレベルのノイズを発生させるが、コンデ
ンサＣ1,Ｃ2 の容量をほぼ等しくすることは可能である
が、厳密には等しくないためその差分のエネルギを除去
することができないという問題がある。つまり、従来の
焦電型赤外線検出器では、こうした高周波干渉によって
不安定な信号が発生する問題が、依然として存在する。
技術においては、ゲート側からのエネルギはドレインと
ソースに等しいレベルのノイズを発生させるが、コンデ
ンサＣ1,Ｃ2 の容量をほぼ等しくすることは可能である
が、厳密には等しくないためその差分のエネルギを除去
することができないという問題がある。つまり、従来の
焦電型赤外線検出器では、こうした高周波干渉によって
不安定な信号が発生する問題が、依然として存在する。
【０００５】さらに、この従来技術では、コンデンサを
２個配設しなければならず、部品点数が増加し、また狭
い装置空間内への配設作業は容易ではないといった問題
もある。
２個配設しなければならず、部品点数が増加し、また狭
い装置空間内への配設作業は容易ではないといった問題
もある。
【０００６】本発明はこれらの問題点を解決するために
なされたもので、高周波干渉を減少させて、感度、安定
性及び検知能力の向上した焦電型赤外線検出器を提供す
ることを目的とする。
なされたもので、高周波干渉を減少させて、感度、安定
性及び検知能力の向上した焦電型赤外線検出器を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明の目的を達成す
るために、本発明の請求項１に対応する発明（以下「発
明１」とする。）に係る焦電型赤外線検出器は、電気接
続端子を備えた基台となるステムと、天井面に開口窓を
形成された上記ステムを覆う柱状のキャップと、この開
口窓に設けられ、所定波長の赤外線のみを選択的に透過
させる赤外線フィルタとを備えるとともに、上記ステム
上には、入射した赤外線に応じた電圧を検出する焦電素
子と、この焦電素子および上記電気接続端子に電気的に
接続された電界効果トランジスタが搭載された基板が設
けられてなる焦電型赤外線検出器において、上記焦電素
子は上記電界効果トランジスタのゲートに接続されてい
るとともに、１個のコンデンサが上記電界効果トランジ
スタのドレインとソース間にのみ並列に接続され、か
つ、上記電界効果トランジスタがこの電界効果トランジ
スタのソース側及びゲート側からそれぞれ抵抗を介して
独立に接地され、上記電界効果トランジスタのドレイン
側から電源端子が直接引き出されているとともに、上記
電界効果トランジスタのソース側から出力端子が直接引
き出されていることによって特徴付けられている。 ま
た、本発明の請求項２に対応する発明（以下「発明２」
とする。）に係る焦電型赤外線検出器は、電気接続端子
を備えた基台となるステムと、天井面に開口窓を形成さ
れた上記ステムを覆う柱状のキャップと、この開口窓に
設けられ、所定波長の赤外線のみを選択的に透過させる
赤外線フィルタとを備えるとともに、上記ステム上に
は、入射した赤外線に応じた電圧を検出する焦電素子
と、この焦電素子および上記電気接続端子に電気的に接
続された電界効果トランジスタが搭載された基板が設け
られてなる焦電型赤外線検出器において、上記焦電素子
は上記電界効果トランジスタのゲートに接続されている
とともに、１個のコンデンサが上記電界効果トランジス
タのドレインとソース間にのみ並列に接続され、かつ、
少なくとも上記電界効果トランジスタのソースと接地間
またはドレインと接地間にそれぞれ１個のコンデンサが
挿入され、上記電界効果トランジスタのドレイン側から
電源端子が直接引き出されているとともに、上記電界効
果トランジスタのソースが出力側に接続されている外部
回路を備えていることによって特徴付けられている。
るために、本発明の請求項１に対応する発明（以下「発
明１」とする。）に係る焦電型赤外線検出器は、電気接
続端子を備えた基台となるステムと、天井面に開口窓を
形成された上記ステムを覆う柱状のキャップと、この開
口窓に設けられ、所定波長の赤外線のみを選択的に透過
させる赤外線フィルタとを備えるとともに、上記ステム
上には、入射した赤外線に応じた電圧を検出する焦電素
子と、この焦電素子および上記電気接続端子に電気的に
接続された電界効果トランジスタが搭載された基板が設
けられてなる焦電型赤外線検出器において、上記焦電素
子は上記電界効果トランジスタのゲートに接続されてい
るとともに、１個のコンデンサが上記電界効果トランジ
スタのドレインとソース間にのみ並列に接続され、か
つ、上記電界効果トランジスタがこの電界効果トランジ
スタのソース側及びゲート側からそれぞれ抵抗を介して
独立に接地され、上記電界効果トランジスタのドレイン
側から電源端子が直接引き出されているとともに、上記
電界効果トランジスタのソース側から出力端子が直接引
き出されていることによって特徴付けられている。 ま
た、本発明の請求項２に対応する発明（以下「発明２」
とする。）に係る焦電型赤外線検出器は、電気接続端子
を備えた基台となるステムと、天井面に開口窓を形成さ
れた上記ステムを覆う柱状のキャップと、この開口窓に
設けられ、所定波長の赤外線のみを選択的に透過させる
赤外線フィルタとを備えるとともに、上記ステム上に
は、入射した赤外線に応じた電圧を検出する焦電素子
と、この焦電素子および上記電気接続端子に電気的に接
続された電界効果トランジスタが搭載された基板が設け
られてなる焦電型赤外線検出器において、上記焦電素子
は上記電界効果トランジスタのゲートに接続されている
とともに、１個のコンデンサが上記電界効果トランジス
タのドレインとソース間にのみ並列に接続され、かつ、
少なくとも上記電界効果トランジスタのソースと接地間
またはドレインと接地間にそれぞれ１個のコンデンサが
挿入され、上記電界効果トランジスタのドレイン側から
電源端子が直接引き出されているとともに、上記電界効
果トランジスタのソースが出力側に接続されている外部
回路を備えていることによって特徴付けられている。
【０００８】
【作用】電界効果トランジスタのドレインとソース間に
並列に接続されているコンデンサにより、コンデンサ容
量は増加する。高周波数帯域においては、この増加に伴
い、高周波数応答に対する周波数帯域幅は、減少する。
これにより、高周波干渉は減少する。
並列に接続されているコンデンサにより、コンデンサ容
量は増加する。高周波数帯域においては、この増加に伴
い、高周波数応答に対する周波数帯域幅は、減少する。
これにより、高周波干渉は減少する。
【０００９】また、ゲート側からの高周波エネルギによ
って、ドレインとソースに等しいレベルの高周波干渉が
発生するが、ドレインとソース間にコンデンサが挿入さ
れているので、このコンデンサの両端における高周波エ
ネルギの電力波形は互いに逆相となり、しかも等価なレ
ベルを有するものとなる。したがって、これらは互いに
打ち消し合い、高周波干渉は排除される。
って、ドレインとソースに等しいレベルの高周波干渉が
発生するが、ドレインとソース間にコンデンサが挿入さ
れているので、このコンデンサの両端における高周波エ
ネルギの電力波形は互いに逆相となり、しかも等価なレ
ベルを有するものとなる。したがって、これらは互いに
打ち消し合い、高周波干渉は排除される。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の焦電
型赤外線検出器の構成を示す分解組立図、図２は本発明
の組立構成を立体的に示す図、図３は図２におけるＡ−
Ａ断面図である。以下にこれらの図面を参照しながら本
発明の実施の形態を説明する。
型赤外線検出器の構成を示す分解組立図、図２は本発明
の組立構成を立体的に示す図、図３は図２におけるＡ−
Ａ断面図である。以下にこれらの図面を参照しながら本
発明の実施の形態を説明する。
【００１１】ステム６は、円形の基台である。このステ
ム６には、電気接続端子７‥７を貫通させるための孔６
２‥６２が３か所に設けられており、配設状態では電気
接続端子７‥７がそれぞれ孔６２‥６２を貫通する。ま
た、このステム６上には基板５が配設されており、この
基板５上には電気接続端子７‥７に接続された電界効果
トランジスタ５２‥５２が搭載されている。さらに、基
板５上には接着部５１‥５１を介して接着された四角柱
形状の二つの支持台４が接着されており、この支持台４
に保持された焦電素子３が設けられている。この焦電素
子３の上面は、赤外線を吸収する光吸収膜３１が形成さ
れている。この光吸収膜３１は、例えば、クロム単体も
しくはニッケル／クロム合金などの熱吸収材料が高温で
蒸着された蒸着膜である。一方、キャップ１は金属製で
柱状をなし、天井面には矩形の開口窓１１が形成されて
いる。このキャップ１は、ステム６上を覆った状態で配
設される。また、この開口窓１１には、波長５〜７μｍ
の赤外線のみを選択的に透過させるための赤外線フィル
タ２が、接着剤で固着されている。
ム６には、電気接続端子７‥７を貫通させるための孔６
２‥６２が３か所に設けられており、配設状態では電気
接続端子７‥７がそれぞれ孔６２‥６２を貫通する。ま
た、このステム６上には基板５が配設されており、この
基板５上には電気接続端子７‥７に接続された電界効果
トランジスタ５２‥５２が搭載されている。さらに、基
板５上には接着部５１‥５１を介して接着された四角柱
形状の二つの支持台４が接着されており、この支持台４
に保持された焦電素子３が設けられている。この焦電素
子３の上面は、赤外線を吸収する光吸収膜３１が形成さ
れている。この光吸収膜３１は、例えば、クロム単体も
しくはニッケル／クロム合金などの熱吸収材料が高温で
蒸着された蒸着膜である。一方、キャップ１は金属製で
柱状をなし、天井面には矩形の開口窓１１が形成されて
いる。このキャップ１は、ステム６上を覆った状態で配
設される。また、この開口窓１１には、波長５〜７μｍ
の赤外線のみを選択的に透過させるための赤外線フィル
タ２が、接着剤で固着されている。
【００１２】本実施の形態で注目すべきところは、電界
効果トランジスタ５２のドレインとソース間に、コンデ
ンサ５２１が並列に接続されている点にある。この特徴
的構成により、焦電型赤外線検出器の総出力容量を増加
させ、高域周波数応答における周波数帯域幅を最小とす
ることができる。また、ゲート側からの高周波エネルギ
によって、ドレインとソースに等しいレベルの高周波干
渉が発生するが、このコンデンサ５２１により、このコ
ンデンサ５２１の両端における高周波エネルギの電力波
形は互いに逆相となり、しかも等価なレベルを有するも
のとなる。したがって、これらは互いに打ち消し合い、
高周波干渉は排除される。この結果、本実施の形態の検
出器において、高域周波数干渉が減少し、感度、安定性
および検出能力は向上する。
効果トランジスタ５２のドレインとソース間に、コンデ
ンサ５２１が並列に接続されている点にある。この特徴
的構成により、焦電型赤外線検出器の総出力容量を増加
させ、高域周波数応答における周波数帯域幅を最小とす
ることができる。また、ゲート側からの高周波エネルギ
によって、ドレインとソースに等しいレベルの高周波干
渉が発生するが、このコンデンサ５２１により、このコ
ンデンサ５２１の両端における高周波エネルギの電力波
形は互いに逆相となり、しかも等価なレベルを有するも
のとなる。したがって、これらは互いに打ち消し合い、
高周波干渉は排除される。この結果、本実施の形態の検
出器において、高域周波数干渉が減少し、感度、安定性
および検出能力は向上する。
【００１３】さらに、この特徴的構成の作用について、
従来例と比較しながら詳細に説明する。図１１は従来の
焦電型赤外線検出器の内部の回路配線図である。
従来例と比較しながら詳細に説明する。図１１は従来の
焦電型赤外線検出器の内部の回路配線図である。
【００１４】ここで Ｒg ≒∞ ‥‥(1) Ｖo ＝Ｇm ＶgsＲs ‥‥(2) Ｖgs＝Ｖi −Ｖo ＝Ｖi −Ｇm ＶgsＲs ‥‥(3) したがって、Ｖi ＝(1＋Ｇm Ｒs)Ｖgs ‥‥(4) が得ら
れる。ここで、(2),(4) より、電圧利得Ａv を求める
と、次のようになる。 Ａv ＝Ｖo ／Ｖi ＝Ｇm Ｒs Ｖgs／(1＋Ｇm Ｒs)Ｖgs ＝Ｇm Ｒs ／(1＋Ｇm Ｒs) ‥‥(5) なお、ここで、Ｖi は電源入力電圧、Ｖo は出力電圧、
Ｖgsはゲート・ソース間のポテンシャル電位差、Ｇm は
相互コンダクタンス、Ｒs はソース・接地間の負荷抵
抗、Ｒg はゲート・接地間の抵抗である。
れる。ここで、(2),(4) より、電圧利得Ａv を求める
と、次のようになる。 Ａv ＝Ｖo ／Ｖi ＝Ｇm Ｒs Ｖgs／(1＋Ｇm Ｒs)Ｖgs ＝Ｇm Ｒs ／(1＋Ｇm Ｒs) ‥‥(5) なお、ここで、Ｖi は電源入力電圧、Ｖo は出力電圧、
Ｖgsはゲート・ソース間のポテンシャル電位差、Ｇm は
相互コンダクタンス、Ｒs はソース・接地間の負荷抵
抗、Ｒg はゲート・接地間の抵抗である。
【００１５】この従来の焦電型赤外線検出器の低周波数
帯域における内部回路配線図の交流等価回路は、図１２
のようになる。この回路では、上記した(1) 乃至 (4)の
式をそのまま適用することができ、電圧利得についても
(5) 式に示すようになる。
帯域における内部回路配線図の交流等価回路は、図１２
のようになる。この回路では、上記した(1) 乃至 (4)の
式をそのまま適用することができ、電圧利得についても
(5) 式に示すようになる。
【００１６】しかし、高周波数帯域においては、図１３
に示すような交流等価回路となる。この回路では、ＦＥ
Ｔ電極間においてミラー効果によるミラー容量が生じ
る。すなわち、電極間総出力容量Ｃt は次の式で表され
る。 Ｃt ＝Ｃgs＋Ｃds＋Ｃsn ‥‥(6) なおここで、Ｃgsはゲート・ソース間容量、Ｃdsはドレ
イン・ソース間容量、Ｃsnは接地容量である。
に示すような交流等価回路となる。この回路では、ＦＥ
Ｔ電極間においてミラー効果によるミラー容量が生じ
る。すなわち、電極間総出力容量Ｃt は次の式で表され
る。 Ｃt ＝Ｃgs＋Ｃds＋Ｃsn ‥‥(6) なおここで、Ｃgsはゲート・ソース間容量、Ｃdsはドレ
イン・ソース間容量、Ｃsnは接地容量である。
【００１７】この高周波数帯域における電圧利得は次の
ように計算される。 Ａv ＝（Ｇm ＋ｊωＣgs) Ｒs ／ 1＋（Ｇm ＋Ｇd ＋ｊωＣt)Ｒs ‥‥(7) ＝Ｇm Ｒs ／1 ＋（Ｇm ＋Ｇd)Ｒs ここで、Ｇm Ｒs ＞＞1 であるから、 Ａv ＝Ｇm Ｒs ／ 1＋Ｇm Ｒs ‥‥(8) したがって、 Ａv ≒１ ‥‥(9) ＝｛（Ｇm+ｊωＣgs) Ｒs/( Ｇm+Ｇd+ｊωＣt)Ｒs ｝/ ｛1/ (Ｇm+Ｇd+ｊω Ｃt)Ｒs +1｝ ‥‥(10) ここで、Ｇm ＞＞Ｇd より、電圧利得Ａv は、次の(11)
式で与えられる。 Ａv ≒1/｛1+(1/(Ｇm+ｊωＣt)Ｒs ｝ ＝1/｛1+ｊ(f/fh)｝ ‥‥(11) ここで、f はＦＥＴの周波数帯域幅である。したがって
高域遮断周波数fhは次のようになる。 fh≒（１＋Ｇm Ｒs ）／２πＲs Ｃt ‥‥(12) この(12)式によって、Ｃt の値が増加するに従い、fhの
値が減少することが示される。
ように計算される。 Ａv ＝（Ｇm ＋ｊωＣgs) Ｒs ／ 1＋（Ｇm ＋Ｇd ＋ｊωＣt)Ｒs ‥‥(7) ＝Ｇm Ｒs ／1 ＋（Ｇm ＋Ｇd)Ｒs ここで、Ｇm Ｒs ＞＞1 であるから、 Ａv ＝Ｇm Ｒs ／ 1＋Ｇm Ｒs ‥‥(8) したがって、 Ａv ≒１ ‥‥(9) ＝｛（Ｇm+ｊωＣgs) Ｒs/( Ｇm+Ｇd+ｊωＣt)Ｒs ｝/ ｛1/ (Ｇm+Ｇd+ｊω Ｃt)Ｒs +1｝ ‥‥(10) ここで、Ｇm ＞＞Ｇd より、電圧利得Ａv は、次の(11)
式で与えられる。 Ａv ≒1/｛1+(1/(Ｇm+ｊωＣt)Ｒs ｝ ＝1/｛1+ｊ(f/fh)｝ ‥‥(11) ここで、f はＦＥＴの周波数帯域幅である。したがって
高域遮断周波数fhは次のようになる。 fh≒（１＋Ｇm Ｒs ）／２πＲs Ｃt ‥‥(12) この(12)式によって、Ｃt の値が増加するに従い、fhの
値が減少することが示される。
【００１８】これにより、図１４に示す電圧利得の周波
数特性を得ることができる。つまり、ミラー効果によっ
てＣt の値が増加した場合の特性曲線ｂと、その増加前
の特性曲線ａとを比較すると、電圧利得Ａv が−３ｄＢ
におけるＦＥＴの周波数帯域幅ｆの減少はｗ1 であるこ
とが分かる。
数特性を得ることができる。つまり、ミラー効果によっ
てＣt の値が増加した場合の特性曲線ｂと、その増加前
の特性曲線ａとを比較すると、電圧利得Ａv が−３ｄＢ
におけるＦＥＴの周波数帯域幅ｆの減少はｗ1 であるこ
とが分かる。
【００１９】さて、これに対し、本実施の形態における
内部回路配線図を図４に、またこの交流等価回路を図５
に示し、これらの図面を参照しながら、この実施の形態
について説明する。
内部回路配線図を図４に、またこの交流等価回路を図５
に示し、これらの図面を参照しながら、この実施の形態
について説明する。
【００２０】図に示すように、この構成は、ＦＥＴのド
レイン・ソース間にコンデンサＣxが並列に挿入されて
いる。上記の(12)式において、fhはＦＥＴの周波数帯域
幅である。このfh値はＣt 値が増加するに従って減少す
る。また、下記の(13)式において、Ｃgs≒Ｃds≒Ｃsn≒
２〜３ＰＦ＜＜Ｃx より、Ｃt ≒Ｃx となることから、
Ｃx が増加するならば、fhは減少することは明らかであ
る。 Ｃt ＝Ｃgs＋Ｃds＋Ｃsn＋Ｃx ‥‥ (13) なお、本発明の実施の形態の検出器において、その外部
回路に対しコンデンサを並列に外付けする構成とするこ
とも可能である。図１０にその一例を示す回路配線図を
示す。
レイン・ソース間にコンデンサＣxが並列に挿入されて
いる。上記の(12)式において、fhはＦＥＴの周波数帯域
幅である。このfh値はＣt 値が増加するに従って減少す
る。また、下記の(13)式において、Ｃgs≒Ｃds≒Ｃsn≒
２〜３ＰＦ＜＜Ｃx より、Ｃt ≒Ｃx となることから、
Ｃx が増加するならば、fhは減少することは明らかであ
る。 Ｃt ＝Ｃgs＋Ｃds＋Ｃsn＋Ｃx ‥‥ (13) なお、本発明の実施の形態の検出器において、その外部
回路に対しコンデンサを並列に外付けする構成とするこ
とも可能である。図１０にその一例を示す回路配線図を
示す。
【００２１】この例では、コンデンサＣ 10 が外付けの
ドレイン・ソース間容量となっている。さらに、ソース
・接地間およびドレイン・接地間のそれぞれに挿入され
たコンデンサＣ 11 ，Ｃ 12 も同様の目的で挿入されてお
り、容量を増加させることにより、高域遮断周波数を減
少させ、上記の実施の形態と同様の効果を得ることがで
きる。
ドレイン・ソース間容量となっている。さらに、ソース
・接地間およびドレイン・接地間のそれぞれに挿入され
たコンデンサＣ 11 ，Ｃ 12 も同様の目的で挿入されてお
り、容量を増加させることにより、高域遮断周波数を減
少させ、上記の実施の形態と同様の効果を得ることがで
きる。
【００２２】これらの例によっても明らかなように、本
発明の実施例の形態の検出器は、対干渉性を高めること
によって、感度、安定性、信頼性および検出能力におい
て、著しく向上したものとなる。さらに、以上の構成の
本装置の製造においては、コンデンサを１つ配設するだ
けであり、その工程は簡易な点で効果的である。
発明の実施例の形態の検出器は、対干渉性を高めること
によって、感度、安定性、信頼性および検出能力におい
て、著しく向上したものとなる。さらに、以上の構成の
本装置の製造においては、コンデンサを１つ配設するだ
けであり、その工程は簡易な点で効果的である。
【００２３】次に、以上の構成の本実施の形態の検出器
の製造工程を、下記にその工程順で示した(1) 乃至(7)
に従って説明する。 (1) 基板５に、電気回路パターンを焼き付ける。 (2) 電界効果トランジスタ５２をこの基板５に搭載す
る。この電界効果トランジスタ５２をこの基板５にハン
ダ付けした後、洗浄し、その後、導電性接着材料を基板
５上に塗布する。そして、電界効果トランジスタ５２の
ドレイン・ソース間にコンデンサ５２１を接続する。 (3) 支持台４を切断し、洗浄した後、この支持台４に対
し、高温下で銀蒸着を行い、その表面に銀を蒸着させ
る。そして、再度この支持台４を切断し、基板５に接着
する。この支持台４の接着が十分なされた後、基板５を
区割りする。 (4) 基板５を洗浄し、接着部分の点検後、基板５を容器
のステム６に接着し、導電性接着材料を支持台４に塗布
する。 (5) 焦電素子３を切断し、洗浄した後、高温下でクロム
蒸着を行い、さらにその表面にニッケルを蒸着させ、そ
の後、支持台４に固着する。 (6) 赤外線フィルタ２を切断した後、固着材料が塗布さ
れたキャップ１に固着する。 (7) キャップ１をステム６に電気的に接着する。
の製造工程を、下記にその工程順で示した(1) 乃至(7)
に従って説明する。 (1) 基板５に、電気回路パターンを焼き付ける。 (2) 電界効果トランジスタ５２をこの基板５に搭載す
る。この電界効果トランジスタ５２をこの基板５にハン
ダ付けした後、洗浄し、その後、導電性接着材料を基板
５上に塗布する。そして、電界効果トランジスタ５２の
ドレイン・ソース間にコンデンサ５２１を接続する。 (3) 支持台４を切断し、洗浄した後、この支持台４に対
し、高温下で銀蒸着を行い、その表面に銀を蒸着させ
る。そして、再度この支持台４を切断し、基板５に接着
する。この支持台４の接着が十分なされた後、基板５を
区割りする。 (4) 基板５を洗浄し、接着部分の点検後、基板５を容器
のステム６に接着し、導電性接着材料を支持台４に塗布
する。 (5) 焦電素子３を切断し、洗浄した後、高温下でクロム
蒸着を行い、さらにその表面にニッケルを蒸着させ、そ
の後、支持台４に固着する。 (6) 赤外線フィルタ２を切断した後、固着材料が塗布さ
れたキャップ１に固着する。 (7) キャップ１をステム６に電気的に接着する。
【００２４】以上説明した本実施の形態の検出器におい
て、素子部の構成は１素子型であるものを示したが、図
７に示すように素子部７０の構成が２素子型にも適用す
ることができ、同様の効果を得ることができる。この図
７の内部回路配線図に示す本実施の形態の例では、電界
効果トランジスタＥ1 ，Ｅ2 において、それぞれのドレ
イン・ソース間にコンデンサＣX1, ＣX2がそれぞれ並列
に挿入されており、各電界効果トランジスタＥ1 ，Ｅ2
において、互いのドレイン間、及び互いの接地間が接続
された構成となっている。
て、素子部の構成は１素子型であるものを示したが、図
７に示すように素子部７０の構成が２素子型にも適用す
ることができ、同様の効果を得ることができる。この図
７の内部回路配線図に示す本実施の形態の例では、電界
効果トランジスタＥ1 ，Ｅ2 において、それぞれのドレ
イン・ソース間にコンデンサＣX1, ＣX2がそれぞれ並列
に挿入されており、各電界効果トランジスタＥ1 ，Ｅ2
において、互いのドレイン間、及び互いの接地間が接続
された構成となっている。
【００２５】さらに、本実施の形態の検出器は、上記の
１素子型、２素子型に限ることなく、図８に示すよう
に、複数の素子部７０１，７０２，‥７０ｎによって構
成された多素子型、図９に示すような各種の配列を施し
た４素子型についても適用できることは言うまでもな
い。
１素子型、２素子型に限ることなく、図８に示すよう
に、複数の素子部７０１，７０２，‥７０ｎによって構
成された多素子型、図９に示すような各種の配列を施し
た４素子型についても適用できることは言うまでもな
い。
【００２６】
【実施例】上記の(12)式において、Ｒs ＝47Ｋ，Ｇm ＝
1.6 ×10-3Siemens,Ｃt ≒Ｃx ＝1000PFとなる焦電型赤
外線検出器を作製した。この検出器では、これらの値を
(12)式に代入して計算すると、fh＝２５８ＫＨｚが得ら
れ、この例のボーデプロットは図６に示すようになる。
ミラー効果によってＣt の値が増加した場合の特性曲線
ｄと、その増加前の特性曲線ｃとを比較すると、電圧利
得Ａv が−３ｄＢにおけるＦＥＴの周波数帯域幅ｆの減
少はｗ2 となり、先に示した図１４の例に比べ、大幅に
減少したことが分かる。
1.6 ×10-3Siemens,Ｃt ≒Ｃx ＝1000PFとなる焦電型赤
外線検出器を作製した。この検出器では、これらの値を
(12)式に代入して計算すると、fh＝２５８ＫＨｚが得ら
れ、この例のボーデプロットは図６に示すようになる。
ミラー効果によってＣt の値が増加した場合の特性曲線
ｄと、その増加前の特性曲線ｃとを比較すると、電圧利
得Ａv が−３ｄＢにおけるＦＥＴの周波数帯域幅ｆの減
少はｗ2 となり、先に示した図１４の例に比べ、大幅に
減少したことが分かる。
【００２７】さらに、ここで、ワイヤレスマイクロフォ
ンをこの検出器から１〜２フィートの距離で、４３ＭＨ
ｚで用いることによって、この検出器に干渉させた場
合、２００ｍｖp-p の出力電圧Ｖo に対し、コンデンサ
Ｃx を挿入した後の出力電圧Ｖo は５０ｍｖp-p の減少
が確認された。
ンをこの検出器から１〜２フィートの距離で、４３ＭＨ
ｚで用いることによって、この検出器に干渉させた場
合、２００ｍｖp-p の出力電圧Ｖo に対し、コンデンサ
Ｃx を挿入した後の出力電圧Ｖo は５０ｍｖp-p の減少
が確認された。
【００２８】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の焦電型
赤外線検出器によれば、焦電素子を電界効果トランジス
タのゲートに接続しているとともに、１個のコンデンサ
を上記電界効果トランジスタのドレインとソース間にの
み並列に接続し、かつ、電界効果トランジスタをこの電
界効果トランジスタのソース側及びゲート側からそれぞ
れ抵抗を介して独立に接地し、電界効果トランジスタの
ドレイン側から電源端子を直接引き出しているととも
に、電界効果トランジスタのソース側から出力端子を直
接引き出している構成（発明１）、また、焦電素子を電
界効果トランジスタのゲートに接続しているとともに、
１個のコンデンサを電界効果トランジスタのドレインと
ソース間にのみ並列に接続し、かつ、少なくとも電界効
果トランジスタのソースと接地間またはドレインと接地
間にそれぞれ１個のコンデンサを挿入し、電界効果トラ
ンジスタのドレイン側から電源端子を直接引き出してい
るとともに、電界効果トランジスタのソースを出力側に
接続している外部回路を備えている構成（発明２）とし
たので、焦電型赤外線検出器の総出力容量が増加し、検
出の高周波数応答に対する周波数帯域幅を最小とするこ
とができ、しかも、コンデンサの両端における高周波エ
ネルギは互いに打ち消し合う。この結果、高周波干渉は
排除され、感度、安定性、信頼性および検出能力は、著
しく向上する。
赤外線検出器によれば、焦電素子を電界効果トランジス
タのゲートに接続しているとともに、１個のコンデンサ
を上記電界効果トランジスタのドレインとソース間にの
み並列に接続し、かつ、電界効果トランジスタをこの電
界効果トランジスタのソース側及びゲート側からそれぞ
れ抵抗を介して独立に接地し、電界効果トランジスタの
ドレイン側から電源端子を直接引き出しているととも
に、電界効果トランジスタのソース側から出力端子を直
接引き出している構成（発明１）、また、焦電素子を電
界効果トランジスタのゲートに接続しているとともに、
１個のコンデンサを電界効果トランジスタのドレインと
ソース間にのみ並列に接続し、かつ、少なくとも電界効
果トランジスタのソースと接地間またはドレインと接地
間にそれぞれ１個のコンデンサを挿入し、電界効果トラ
ンジスタのドレイン側から電源端子を直接引き出してい
るとともに、電界効果トランジスタのソースを出力側に
接続している外部回路を備えている構成（発明２）とし
たので、焦電型赤外線検出器の総出力容量が増加し、検
出の高周波数応答に対する周波数帯域幅を最小とするこ
とができ、しかも、コンデンサの両端における高周波エ
ネルギは互いに打ち消し合う。この結果、高周波干渉は
排除され、感度、安定性、信頼性および検出能力は、著
しく向上する。
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す分解組立図
【図２】本発明の実施の形態の組立構成を立体的に示す
一部切欠斜視図
一部切欠斜視図
【図３】図２に示す本発明の実施の形態におけるＡ−Ａ
断面図
断面図
【図４】本発明の実施の形態の内部回路配線図
【図５】図４に示す本発明の実施の形態の内部回路配線
図の交流等価回路
図の交流等価回路
【図６】本発明の実施の形態の焦電型赤外線検出器にお
ける電圧利得の周波数特性を示す図
ける電圧利得の周波数特性を示す図
【図７】本発明のもう１つの実施の形態の内部回路配線
図
図
【図８】本発明の実施の形態に適用される素子部の構成
を説明するための図
を説明するための図
【図９】本発明の実施の形態に適用される素子部の構成
を説明するための図
を説明するための図
【図１０】本発明の実施の形態を外部回路に適用した構
成を示す内部回路配線図
成を示す内部回路配線図
【図１１】従来の焦電型赤外線検出器の内部の回路配線
図
図
【図１２】従来の焦電型赤外線検出器の低域周波数領域
における内部の回路配線図の交流等価回路
における内部の回路配線図の交流等価回路
【図１３】従来の焦電型赤外線検出器の高域周波数領域
における内部の回路配線図の交流等価回路
における内部の回路配線図の交流等価回路
【図１４】従来の焦電型赤外線検出器の電圧利得の周波
数特性を示す図
数特性を示す図
【図１５】従来の焦電型赤外線検出器のもう１つの内部
の回路配線図
の回路配線図
１ キャップ １１ 開口窓 ２ 赤外線フィルタ ３ 焦電素子 ３１ 光吸収膜 ４ 支持台 ５ 基板 ５１ 接着部 ５２ 電界効果トランジスタ ５２１ コンデンサ ６ ステム ６２ 電気接続用貫通孔 ７ 電気接続用端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 陳 ▲萬▼ 來 台湾台北縣土城中央路一段118▲巷▼６ 弄３號２樓 (56)参考文献 特開 平10−48043（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−236486（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−196755（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−271333（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−174627（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−174624（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−102089（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−340807（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−296830（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−321323（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−230082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−125530（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−93495（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−59430（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−148429（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−190938（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−205039（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−91133（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−175285（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/02 G01J 1/42 - 1/44 G01J 5/02 G01J 5/12 G01V 9/04 G08B 13/19 - 13/191
Claims (2)
- 【請求項１】 電気接続端子を備えた基台となるステム
と、天井面に開口窓を形成された上記ステムを覆う柱状
のキャップと、この開口窓に設けられ、所定波長の赤外
線のみを選択的に透過させる赤外線フィルタとを備える
とともに、上記ステム上には、入射した赤外線に応じた
電圧を検出する焦電素子と、この焦電素子および上記電
気接続端子に電気的に接続された電界効果トランジスタ
が搭載された基板が設けられてなる焦電型赤外線検出器
において、 上記焦電素子は上記電界効果トランジスタのゲートに接
続されているとともに、１個のコンデンサが上記電界効
果トランジスタのドレインとソース間にのみ並列に接続
され、かつ、上記電界効果トランジスタがこの電界効果
トランジスタのソース側及びゲート側からそれぞれ抵抗
を介して独立に接地され、上記電界効果トランジスタのドレイン側から電源端子が
直接引き出されているとともに、上記電界効果トランジ
スタのソース側から出力端子が直接引き出されて いるこ
とを特徴とする焦電型赤外線検出器。 - 【請求項２】電気接続端子を備えた基台となるステム
と、天井面に開口窓を形成された上記ステムを覆う柱状
のキャップと、この開口窓に設けられ、所定波長の赤外
線のみを選択的に透過させる赤外線フィルタとを備える
とともに、上記ステム上には、入射した赤外線に応じた
電圧を検出する焦電素子と、この焦電素子および上記電
気接続端子に電気的に接続された電界効果トランジスタ
が搭載された基板が設けられてなる焦電型赤外線検出器
において、 上記焦電素子は上記電界効果トランジスタのゲートに接
続されているとともに、１個のコンデンサが上記電界効
果トランジスタのドレインとソース間にのみ並列に接続
され、かつ、少なくとも上記電界効果トランジスタのソ
ースと接地間またはドレインと接地間にそれぞれ１個の
コンデンサが挿入され、 上記電界効果トランジスタのドレイン側から電源端子が
直接引き出されているとともに、上記電界効果トランジ
スタのソースが出力側に接続されている外部回路を備え
ていることを特徴とする焦電型赤外線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22344096A JP3206446B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 焦電型赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22344096A JP3206446B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 焦電型赤外線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062244A JPH1062244A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3206446B2 true JP3206446B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=16798186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22344096A Expired - Fee Related JP3206446B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 焦電型赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206446B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100363262B1 (ko) * | 2001-01-18 | 2002-12-05 | 삼성전자 주식회사 | 초전체 전자 방출을 이용한 비냉각식 적외선 센서 |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP22344096A patent/JP3206446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1062244A (ja) | 1998-03-06 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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