JPH038698B2 - - Google Patents
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- JPH038698B2 JPH038698B2 JP58216437A JP21643783A JPH038698B2 JP H038698 B2 JPH038698 B2 JP H038698B2 JP 58216437 A JP58216437 A JP 58216437A JP 21643783 A JP21643783 A JP 21643783A JP H038698 B2 JPH038698 B2 JP H038698B2
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Classifications
-
- 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
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
- H10N15/10—Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野及び背景
本発明は電子赤外線熱センサ及び斯るセンサの
出力を検出する電子回路に関するものである。
出力を検出する電子回路に関するものである。
赤外線熱検出器は種々の用途に広く使用されて
おり、窒素で動作すること及び広いスペクトル範
囲に亘つて均一な感度を有することが要求されて
いる。なかでも最も一般的な熱検出器はサーミス
タボロメータ及び焦電検出器である。
おり、窒素で動作すること及び広いスペクトル範
囲に亘つて均一な感度を有することが要求されて
いる。なかでも最も一般的な熱検出器はサーミス
タボロメータ及び焦電検出器である。
サーミスタボロメータは電気抵抗値が温度の関
数として変化する熱検出器であり、サーミスタの
抵抗値を測定することにより温度を測定すること
ができる。サーミスタではその電気抵抗値は通常
温度の上昇につれて減少する。
数として変化する熱検出器であり、サーミスタの
抵抗値を測定することにより温度を測定すること
ができる。サーミスタではその電気抵抗値は通常
温度の上昇につれて減少する。
他方、焦電検出器は自発分極が温度の関数とし
て変化する熱検出器である。しかし、自発分極そ
のものは平衡状態では材料中の自由電荷の再配列
によりちようど相殺されるために測定できない。
しかし、自発分極の変化は検出することができ、
これにより焦電検出器の温度の変化を検出するこ
とができる。通常、温度の上昇につれて自発分極
は減少する。
て変化する熱検出器である。しかし、自発分極そ
のものは平衡状態では材料中の自由電荷の再配列
によりちようど相殺されるために測定できない。
しかし、自発分極の変化は検出することができ、
これにより焦電検出器の温度の変化を検出するこ
とができる。通常、温度の上昇につれて自発分極
は減少する。
これら２種類の検出器は異なる熱効果に基づい
て動作するため異なる周波数応答を有する。サー
ミスタは、他の多くの熱検出器と共通に、熱緩和
周波数ω〓（代表的には１〜100ヘルツ）以下の周
波数で最大の感度を有する。第１図の曲線１０は
正弦波状に変調された検出すべき入射放射パワー
の周波数の対数値に対して代表的なサーミスタボ
ロメータの感度（Resposivity）の対数値をプロ
ツトしたものである。曲線１０は熱緩和周波数ま
で略々一定の感度を示すが、この周波数を越える
と感度は急激に低下する。
て動作するため異なる周波数応答を有する。サー
ミスタは、他の多くの熱検出器と共通に、熱緩和
周波数ω〓（代表的には１〜100ヘルツ）以下の周
波数で最大の感度を有する。第１図の曲線１０は
正弦波状に変調された検出すべき入射放射パワー
の周波数の対数値に対して代表的なサーミスタボ
ロメータの感度（Resposivity）の対数値をプロ
ツトしたものである。曲線１０は熱緩和周波数ま
で略々一定の感度を示すが、この周波数を越える
と感度は急激に低下する。
サーミスタボロメータと異なり、焦電検出器は
熱緩和周波数以上の周波数で最大の感度を示す。
第１図の曲線１２は代表的な焦電検出器の感度の
対数値を正弦波状の変調された検出すべき入射放
射パワーの周波数の対数値に対しプロツトしたも
のである。このように焦電検出器の感度は熱緩和
周波数ω〓から回路の電気時定数により決まる周
波数ωeまで略々平坦である。熱緩和周波数ω〓以
下及び周波数ωe以上の周波数では焦電型検出器
の感度は急激に低下する。第１図には曲線１０及
び１２を一つのグラフ上に示してあるが、各曲線
の目盛は同一であるとは限らない点に注意された
い。
熱緩和周波数以上の周波数で最大の感度を示す。
第１図の曲線１２は代表的な焦電検出器の感度の
対数値を正弦波状の変調された検出すべき入射放
射パワーの周波数の対数値に対しプロツトしたも
のである。このように焦電検出器の感度は熱緩和
周波数ω〓から回路の電気時定数により決まる周
波数ωeまで略々平坦である。熱緩和周波数ω〓以
下及び周波数ωe以上の周波数では焦電型検出器
の感度は急激に低下する。第１図には曲線１０及
び１２を一つのグラフ上に示してあるが、各曲線
の目盛は同一であるとは限らない点に注意された
い。
焦電検出器の一例は米国特許4024560号明細書
に開示されている。例えばその第１及び２図では
焦電材料を電源（例えば成極回路４４）及び負荷
抵抗（例えばFETのソース−ゲート間の抵抗）
と直列に接続している。この特許明細書には焦電
検出器用のいくつかの材料も開示されており、そ
のいくつかはトリグリシンサルフエート
（TGS）、ストロンチウム−バリウムニオベート
（SBN）、リチウムニオベート及びリチウムタン
タレートである。
に開示されている。例えばその第１及び２図では
焦電材料を電源（例えば成極回路４４）及び負荷
抵抗（例えばFETのソース−ゲート間の抵抗）
と直列に接続している。この特許明細書には焦電
検出器用のいくつかの材料も開示されており、そ
のいくつかはトリグリシンサルフエート
（TGS）、ストロンチウム−バリウムニオベート
（SBN）、リチウムニオベート及びリチウムタン
タレートである。
サーミスタボロメータの検出素子として使用で
きる多くの材料も既知であり、その多くのものは
焦電検出器として使用することができる。これら
の２種類の材料の中にはサーミスタ特性と焦電特
性の両方を示す材料の一群がある。即ち、この一
群の材料は温度の変化に伴い電気抵抗値の変化と
自発分極の変化の両方の変化を示す。導電率が温
度と強く依存する既知の焦電材料には方硼石、硝
酸ナトリウム（NaNO2）、ハイポチオ二燐酸錫
（Sn2P2S6）、ゲルマニウム酸鉛（Pb5GeO11）、硫
酸リチウムアンモニウム（LiNH4SO4）及びいく
つかの強誘電セラミツクがある。
きる多くの材料も既知であり、その多くのものは
焦電検出器として使用することができる。これら
の２種類の材料の中にはサーミスタ特性と焦電特
性の両方を示す材料の一群がある。即ち、この一
群の材料は温度の変化に伴い電気抵抗値の変化と
自発分極の変化の両方の変化を示す。導電率が温
度と強く依存する既知の焦電材料には方硼石、硝
酸ナトリウム（NaNO2）、ハイポチオ二燐酸錫
（Sn2P2S6）、ゲルマニウム酸鉛（Pb5GeO11）、硫
酸リチウムアンモニウム（LiNH4SO4）及びいく
つかの強誘電セラミツクがある。
発明の概要
本発明の目的は熱緩和周波数の上下に亘つて比
較的に広い略々平坦な周波数応答を有する赤外線
熱検出器を提供することにある。
較的に広い略々平坦な周波数応答を有する赤外線
熱検出器を提供することにある。
本発明の他の目的はチヨツパを必要としない焦
電極検出器を提供することにある。
電極検出器を提供することにある。
本発明の更に他の目的は速い応答時間を有する
サーミスタボロメータを提供することにある。
サーミスタボロメータを提供することにある。
本発明による新規な広帯域赤外線検出器はサー
ミスタボロメータと焦電検出器を組合わせたもの
である。この“焦電サーミスタボロメータ”
（“Pyroelectric Thermistor Bolometer”、略し
てPTB）の周波数応答はサーミスタボロメータ
の周波数応答と焦電検出器の周波数応答を組合わ
せたものとなる。これがため、PTBは熱緩和周
波数以上及び以下の両周波数で高い感度を示す。
サーミスタと焦電素子の感度を調整することによ
りPTBは直流（０ヘルツ）からPTB回路の電気
時定数により決まる高周波数までの広い周波数帯
域に亘つて平坦な周波数応答を発生することがで
きる。
ミスタボロメータと焦電検出器を組合わせたもの
である。この“焦電サーミスタボロメータ”
（“Pyroelectric Thermistor Bolometer”、略し
てPTB）の周波数応答はサーミスタボロメータ
の周波数応答と焦電検出器の周波数応答を組合わ
せたものとなる。これがため、PTBは熱緩和周
波数以上及び以下の両周波数で高い感度を示す。
サーミスタと焦電素子の感度を調整することによ
りPTBは直流（０ヘルツ）からPTB回路の電気
時定数により決まる高周波数までの広い周波数帯
域に亘つて平坦な周波数応答を発生することがで
きる。
本発明による赤外線熱検出器は赤外線熱検出素
子と負荷抵抗と電圧源を具える。その熱検出素子
は導電率が温度とともに変化する焦電材料を具え
る。また、この検出素子は２つの略々平坦な対向
表面を有し、これら表面上に第１及び第２電極が
それぞれ対向して設けられる。
子と負荷抵抗と電圧源を具える。その熱検出素子
は導電率が温度とともに変化する焦電材料を具え
る。また、この検出素子は２つの略々平坦な対向
表面を有し、これら表面上に第１及び第２電極が
それぞれ対向して設けられる。
負荷抵抗は第１及び第２電極を有し、その一方
の電極は検出素子の一方の電極に接続される。電
圧源は検出素子の他方の電極と負荷抵抗の他方の
電極との間に接続される。
の電極は検出素子の一方の電極に接続される。電
圧源は検出素子の他方の電極と負荷抵抗の他方の
電極との間に接続される。
この回路を熱緩和周波数以上及び以下に亘つて
平坦な周波数応答を発生するように調整するため
に、この回路には可変電圧供給装置、又は可変負
荷抵抗、又はその両方を設ける。これにより負荷
抵抗及びバイアス電圧を調整して（或はこれらを
初めから選択して）、検出素子の動作の“平衡”
温度においてPTB定数Ｋ（後に定義する）が零よ
り大きくなるようにする。Ｋは0.1〜５とするの
が好適であり、略々１に等しくするのが理想的で
ある。
平坦な周波数応答を発生するように調整するため
に、この回路には可変電圧供給装置、又は可変負
荷抵抗、又はその両方を設ける。これにより負荷
抵抗及びバイアス電圧を調整して（或はこれらを
初めから選択して）、検出素子の動作の“平衡”
温度においてPTB定数Ｋ（後に定義する）が零よ
り大きくなるようにする。Ｋは0.1〜５とするの
が好適であり、略々１に等しくするのが理想的で
ある。
尚、印加電圧及び負荷抵抗を初めからPTBの
動作温度においてＫ＞０となるように選択する場
合には可変電圧源又は可変抵抗を設ける必要はな
い。
動作温度においてＫ＞０となるように選択する場
合には可変電圧源又は可変抵抗を設ける必要はな
い。
本発明の全ての実施例では、電圧源の極性は所
定の温度変化によるPTB信号の焦電成分とサー
ミスタ成分が同一符号（正又は負）となるように
選択する必要がある。これは、自発分極が温度の
上昇につれて減少すると共に電気抵抗値が温度の
上昇につれて減少するときは、バイアス電圧によ
つて自発分極と反対方向の成分を有する電界を発
生させる必要があることを意味する。小さなバイ
アス電圧と、高い抗電界を有する材料を用いる場
合には（キユーリー点から遠く離れた点で動作さ
せれば）材料が減極される惧れは殆んどない。
定の温度変化によるPTB信号の焦電成分とサー
ミスタ成分が同一符号（正又は負）となるように
選択する必要がある。これは、自発分極が温度の
上昇につれて減少すると共に電気抵抗値が温度の
上昇につれて減少するときは、バイアス電圧によ
つて自発分極と反対方向の成分を有する電界を発
生させる必要があることを意味する。小さなバイ
アス電圧と、高い抗電界を有する材料を用いる場
合には（キユーリー点から遠く離れた点で動作さ
せれば）材料が減極される惧れは殆んどない。
好適実施例の説明
本発明による焦電サーミスタボロメータ
（PTB）を第２図に示す。この検出器はPTB検
出素子１４と、負荷抵抗１６と、電圧源１８を具
える。負荷抵抗１６と電圧源１８は固定素子又は
可変素子とすることができる。それらの動作値は
以下に詳細に述べる基準に従つて選択することが
できる。本発明検出器のこれらの素子は両方とも
慣例の電子部品であり、容易に入手し得るもので
ある。
（PTB）を第２図に示す。この検出器はPTB検
出素子１４と、負荷抵抗１６と、電圧源１８を具
える。負荷抵抗１６と電圧源１８は固定素子又は
可変素子とすることができる。それらの動作値は
以下に詳細に述べる基準に従つて選択することが
できる。本発明検出器のこれらの素子は両方とも
慣例の電子部品であり、容易に入手し得るもので
ある。
本発明によるPTB検出素子は導電率が温度と
ともに変化する焦電材料２０を具える。導電率が
温度に強く依存する焦電材料の例としては方硼
石、硝酸ナトリウム、ハイポチオ二燐酸錫、ゲル
マニウム酸鉛、硫酸リチウムアンモニア及びいく
つかの強誘電セラミツク等の結晶がある。本発明
は実際には塩化銅方硼石結晶を使つて構成した。
しかし、強誘電セラミツクやハイポチオ二燐酸錫
のような安価な材料も塩化銅方硼石と同様に好適
である。
ともに変化する焦電材料２０を具える。導電率が
温度に強く依存する焦電材料の例としては方硼
石、硝酸ナトリウム、ハイポチオ二燐酸錫、ゲル
マニウム酸鉛、硫酸リチウムアンモニア及びいく
つかの強誘電セラミツク等の結晶がある。本発明
は実際には塩化銅方硼石結晶を使つて構成した。
しかし、強誘電セラミツクやハイポチオ二燐酸錫
のような安価な材料も塩化銅方硼石と同様に好適
である。
全ての焦電材料は自発分極を生ずる焦電軸を有
する。材料の任意の部分の自発分極はこの軸に沿
つて正逆２方向の何れかの向きに生じ得る。本発
明においては焦電材料は（材料内の正味の双極子
モーメントの負側から正側を示す）一方向に正味
の分極（矢２２）を有する必要がある。
する。材料の任意の部分の自発分極はこの軸に沿
つて正逆２方向の何れかの向きに生じ得る。本発
明においては焦電材料は（材料内の正味の双極子
モーメントの負側から正側を示す）一方向に正味
の分極（矢２２）を有する必要がある。
焦電サーミスタボロメータ検出器を構成するた
めに、焦電材料２０の対向表面上に電極２４を設
ける。この電極２４は焦電軸を横切るよう設け
る。例えば、第２図の電極は焦電軸に垂直であ
る。PTB検出素子１４の一方の電極は負荷抵抗
１６の一方の電極に接続する。電圧源１８は検出
素子１４の他方の電極と負荷抵抗１６の他方の電
極との間に接続する。
めに、焦電材料２０の対向表面上に電極２４を設
ける。この電極２４は焦電軸を横切るよう設け
る。例えば、第２図の電極は焦電軸に垂直であ
る。PTB検出素子１４の一方の電極は負荷抵抗
１６の一方の電極に接続する。電圧源１８は検出
素子１４の他方の電極と負荷抵抗１６の他方の電
極との間に接続する。
本発明においては、電圧源１８の極性はPTB
検出素子１４の分極の方向、焦電係数の符号及び
抵抗の温度係数の符号に依存する。電圧源１８の
極性はPTB検出素子１４の所定の温度変化に対
して焦電効果とサーミスタ効果が双方とも回路電
流を増大又は減少するように選択する必要があ
る。即ち、所定の温度変化に対して焦電効果とサ
ーミスタ効果が互に打消し合わないで増強し合う
ようにする必要がある。
検出素子１４の分極の方向、焦電係数の符号及び
抵抗の温度係数の符号に依存する。電圧源１８の
極性はPTB検出素子１４の所定の温度変化に対
して焦電効果とサーミスタ効果が双方とも回路電
流を増大又は減少するように選択する必要があ
る。即ち、所定の温度変化に対して焦電効果とサ
ーミスタ効果が互に打消し合わないで増強し合う
ようにする必要がある。
温度が上昇すると検出素子の自発分極が減少す
ると共に抵抗値が減少する場合には、電圧源１８
の極性はPBT検出素子１４の両端間に検出素子
の自発分極の方向と逆向きの電界を発生するよう
にする必要がある。これを第２図に示し、第２図
において正味の分極方向は矢２２で示してあり、
電圧源１８は矢２６で示す方向に向いた電界を発
生する極性にしてある。
ると共に抵抗値が減少する場合には、電圧源１８
の極性はPBT検出素子１４の両端間に検出素子
の自発分極の方向と逆向きの電界を発生するよう
にする必要がある。これを第２図に示し、第２図
において正味の分極方向は矢２２で示してあり、
電圧源１８は矢２６で示す方向に向いた電界を発
生する極性にしてある。
動作の解析
焦電サーミスタボロメータの動作を解析するた
めに、自発分極が素子温度の上昇につれて減少す
ると共に抵抗値が素子温度の上昇につれて減少す
るPTB検出素子を用いる場合から説明する。（一
般に、この解析は自発分極及び抵抗値が温度の上
昇につれて増大するか減少するかとは無関係に成
立つものであること勿論である）。検出素子はT0
の温度を有する環境内に位置するものとする（こ
の温度は検出素子の平均平衡温度でもある）。更
に、PTB素子が位置する環境の温度は一定であ
るか、極めて僅かに極めてゆつくり変化するだけ
であるものとする。
めに、自発分極が素子温度の上昇につれて減少す
ると共に抵抗値が素子温度の上昇につれて減少す
るPTB検出素子を用いる場合から説明する。（一
般に、この解析は自発分極及び抵抗値が温度の上
昇につれて増大するか減少するかとは無関係に成
立つものであること勿論である）。検出素子はT0
の温度を有する環境内に位置するものとする（こ
の温度は検出素子の平均平衡温度でもある）。更
に、PTB素子が位置する環境の温度は一定であ
るか、極めて僅かに極めてゆつくり変化するだけ
であるものとする。
PTB検出素子に時間の関数として吸収される
放射エネルギーを関数Ｗ（ｔ）とする。検出素子
により吸収される熱エネルギーは小さいものとす
る。この場合、素子の温度は主として２つの物理
的現象、即ち(1)エネルギー吸収と(2)熱伝導により
決まり、エネルギー吸収による温度変化dTは素
子により吸収された正味エネルギーを素子の熱容
量CTにより割算した値に等しく、 dT＝Ｗ（ｔ）dt／CT であり、熱伝導により短期間中に素子から放散さ
れる正味エネルギーは素子と環境との間の温度差
（Ｔ−T0＝ΔT）に素子の熱放散定数Ｇを乗算し
た値に等しく（熱放散定数は検出素子と環境との
間の熱伝導度である）、 GΔT＝放散熱エネルギー である。
放射エネルギーを関数Ｗ（ｔ）とする。検出素子
により吸収される熱エネルギーは小さいものとす
る。この場合、素子の温度は主として２つの物理
的現象、即ち(1)エネルギー吸収と(2)熱伝導により
決まり、エネルギー吸収による温度変化dTは素
子により吸収された正味エネルギーを素子の熱容
量CTにより割算した値に等しく、 dT＝Ｗ（ｔ）dt／CT であり、熱伝導により短期間中に素子から放散さ
れる正味エネルギーは素子と環境との間の温度差
（Ｔ−T0＝ΔT）に素子の熱放散定数Ｇを乗算し
た値に等しく（熱放散定数は検出素子と環境との
間の熱伝導度である）、 GΔT＝放散熱エネルギー である。
この場合、素子の温度と吸収エネルギーとの間
の関係は次式 CTｄ（ΔT）／dt＋GΔT＝Ｗ（ｔ） (1) で近似される（ここで、上述の仮定からdT＝ｄ
（ΔT）＝ｄ（Ｔ−T0））。この式は ｄ（ΔT）／dt＋ΔT／τT＝Ｗ（ｔ）／CT (2) と書き替えることができる。ここで、τTは熱的時
定数で、τT＝CT／Ｇである。τTは電気回路のRC時定 数に類似の時定数である。
の関係は次式 CTｄ（ΔT）／dt＋GΔT＝Ｗ（ｔ） (1) で近似される（ここで、上述の仮定からdT＝ｄ
（ΔT）＝ｄ（Ｔ−T0））。この式は ｄ（ΔT）／dt＋ΔT／τT＝Ｗ（ｔ）／CT (2) と書き替えることができる。ここで、τTは熱的時
定数で、τT＝CT／Ｇである。τTは電気回路のRC時定 数に類似の時定数である。
以上、PTB検出素子の温度作用を素子により
吸収される放射エネルギーの関数として決定した
が、次に第２図に示す電気回路の電気的動作を
PTB検出素子の温度の関数として考察する。
吸収される放射エネルギーの関数として決定した
が、次に第２図に示す電気回路の電気的動作を
PTB検出素子の温度の関数として考察する。
焦電材料においては、温度の上昇ｄ（ΔT）は
dP＝−pd（ΔT）
の分極変化dPを生ずる。ここで、ｐは材料の焦
電係数である。焦電係数のこの定義に従えば、正
の焦電係数は温度の上昇につれて分極が減少する
ことを意味する。他の定義に従うと、正の焦電係
数は温度の上昇につれて分極が増大することを意
味する。従つて、どちらの定義を適用するかに注
意を要する。
電係数である。焦電係数のこの定義に従えば、正
の焦電係数は温度の上昇につれて分極が減少する
ことを意味する。他の定義に従うと、正の焦電係
数は温度の上昇につれて分極が増大することを意
味する。従つて、どちらの定義を適用するかに注
意を要する。
サーミスタにおいては、温度の上昇ｄ（ΔT）
は dR＝αR0d（ΔT） の抵抗値変化dRを発生する。ここで、R0は周囲
環境の温度におけるサーミスタの抵抗値であり、
αは抵抗の温度係数である（この温度係数は先に
仮定した小さな温度変化に対しては略々一定であ
る）。この抵抗の温度係数（TCR）の定義によれ
ば正のTCRは温度の上昇につれて抵抗値が増大
することを意味する。他の定義によれば正の
TCRは温度の上昇につれて抵抗値が減少するこ
とを意味する。どちらの定義を適用するかについ
て注意を要する。
は dR＝αR0d（ΔT） の抵抗値変化dRを発生する。ここで、R0は周囲
環境の温度におけるサーミスタの抵抗値であり、
αは抵抗の温度係数である（この温度係数は先に
仮定した小さな温度変化に対しては略々一定であ
る）。この抵抗の温度係数（TCR）の定義によれ
ば正のTCRは温度の上昇につれて抵抗値が増大
することを意味する。他の定義によれば正の
TCRは温度の上昇につれて抵抗値が減少するこ
とを意味する。どちらの定義を適用するかについ
て注意を要する。
第２図の電気回路に戻り説明すると、負荷抵抗
RLの両端間の時間とともに変化する電圧を計算
することができる。先ず、RL両端間の全電圧は
V0−Ｖ＝IRLである。ここでＩは回路の全電流、
ＶはPTB検出素子の電圧降下である。これがた
め、負荷抵抗RL両端間の小さな信号電圧ΔVは全
電圧（V0−Ｖ）から定常電圧（V0RL／R0＋RL）
を引算した値、即ち ΔV＝V0−Ｖ−V0RL／R0＋RL になる。
RLの両端間の時間とともに変化する電圧を計算
することができる。先ず、RL両端間の全電圧は
V0−Ｖ＝IRLである。ここでＩは回路の全電流、
ＶはPTB検出素子の電圧降下である。これがた
め、負荷抵抗RL両端間の小さな信号電圧ΔVは全
電圧（V0−Ｖ）から定常電圧（V0RL／R0＋RL）
を引算した値、即ち ΔV＝V0−Ｖ−V0RL／R0＋RL になる。
回路の全電流はPTB検出素子を流れる伝導電
流と変位電流を計算することにより導出すること
ができる。これから、時間的に変化する回路電流
を計算することができる。
流と変位電流を計算することにより導出すること
ができる。これから、時間的に変化する回路電流
を計算することができる。
先ず、PTB素子を流れる伝導電流Icは
Ic＝Ｖ／Ｒ (3)
であり、ここでＲはPTB素子の電気抵抗値であ
る。
る。
次に、PTB素子を流れる変位電流Idは
Id＝ＡdD／dt
であり、ここでＤは電気変位ベクトルであり、Ａ
はPTB素子の電極間の断面積である。
はPTB素子の電極間の断面積である。
Ｄ＝ε0E＋Ｐであるから、
Id＝ε0AdE／dt＋Ａ（dP／dEdE／dt＋dP／dtdT／dt）
＝ＡdE／dt（ε0＋dP／dE）＋ＡdP／dTdT／dt となる。
＝ＡdE／dt（ε0＋dP／dE）＋ＡdP／dTdT／dt となる。
定義から、PTB検出素子の誘導率εは（ε0＋
dP／dE）に等しく、焦電係数ｐは−dP／dtに等しいた め、 Id＝εAdE／dt−pAdT／dt となる。更に、定義から、電極間隔Ｌを有する平
行板コンデンサにおいては Ｅ＝−Ｖ／Ｌ及びＣ＝εA／Ｌであり、またdT＝ｄ （ΔT）であるから、 Id＝−ＣdV／dt−pAｄ（ΔT）／dt (4) (3)式と(4)式を合成すると、回路を流れる全電流
Ｉは Ｉ＝Ic＋（−Id） ＝Ｖ／Ｒ＋ＣdV／dt＋pAｄ（ΔT）／dt となる。
dP／dE）に等しく、焦電係数ｐは−dP／dtに等しいた め、 Id＝εAdE／dt−pAdT／dt となる。更に、定義から、電極間隔Ｌを有する平
行板コンデンサにおいては Ｅ＝−Ｖ／Ｌ及びＣ＝εA／Ｌであり、またdT＝ｄ （ΔT）であるから、 Id＝−ＣdV／dt−pAｄ（ΔT）／dt (4) (3)式と(4)式を合成すると、回路を流れる全電流
Ｉは Ｉ＝Ic＋（−Id） ＝Ｖ／Ｒ＋ＣdV／dt＋pAｄ（ΔT）／dt となる。
（変位電流を負にしたのは、変位電流の導出に
おいて(a)正電流を正の分極ベクトルの方向に流れ
るものと定義したためと、(b)電位差を電界の方向
と逆方向に移動する正電荷の単位電荷当りの仕事
として定義して正電流が低電位から高電後へと流
れるものとしたためである。第２図においては正
の分極ベクトル２２は正電流の選択方向と反対方
向に向いている。増大する電位の方向も正電流の
選択方向と反対である。） Ｖ＝V0−IRLであるため、これに上記の全電流
の式を代入して整理すると、 Ｖ＝RRL／Ｒ＋RL〔V0／RL−ＣdV／dt−pAｄ（ΔT）／dt
〕 となる。
おいて(a)正電流を正の分極ベクトルの方向に流れ
るものと定義したためと、(b)電位差を電界の方向
と逆方向に移動する正電荷の単位電荷当りの仕事
として定義して正電流が低電位から高電後へと流
れるものとしたためである。第２図においては正
の分極ベクトル２２は正電流の選択方向と反対方
向に向いている。増大する電位の方向も正電流の
選択方向と反対である。） Ｖ＝V0−IRLであるため、これに上記の全電流
の式を代入して整理すると、 Ｖ＝RRL／Ｒ＋RL〔V0／RL−ＣdV／dt−pAｄ（ΔT）／dt
〕 となる。
これに基づいて負荷抵抗両端間の小さな信号電
圧ΔVを最終的に求めることができる。定義か
ら、 ΔV＝V0−Ｖ−V0RL／R0＋RL ＝V0R0／R0＋RL−Ｖ （４−ａ） これにＶを代入すると、 ΔV＝V0R0／R0＋Ｒ−RRL／Ｒ＋RL〔V0／RL
−ＣdV／dt−pAｄ（ΔT）／dt〕 になる。これを整理すると、 −ΔV〔１／Ｒ＋１／RL〕＝V0／RL・RL（
Ｒ−R0）／Ｒ（R0＋RL）−ＣdV／dt−pAｄ（ΔT）／dt 又は ＣdV／dt−ΔV〔１／Ｒ＋１／RL〕＝V0／R
0＋RL〔１−R0／Ｒ〕−pAｄ（ΔT）／dt が得られる。
圧ΔVを最終的に求めることができる。定義か
ら、 ΔV＝V0−Ｖ−V0RL／R0＋RL ＝V0R0／R0＋RL−Ｖ （４−ａ） これにＶを代入すると、 ΔV＝V0R0／R0＋Ｒ−RRL／Ｒ＋RL〔V0／RL
−ＣdV／dt−pAｄ（ΔT）／dt〕 になる。これを整理すると、 −ΔV〔１／Ｒ＋１／RL〕＝V0／RL・RL（
Ｒ−R0）／Ｒ（R0＋RL）−ＣdV／dt−pAｄ（ΔT）／dt 又は ＣdV／dt−ΔV〔１／Ｒ＋１／RL〕＝V0／R
0＋RL〔１−R0／Ｒ〕−pAｄ（ΔT）／dt が得られる。
ここで、（４−ａ）式からdV＝−ｄ（ΔV）であ
り、またＲ＝R0＋αR0ΔTであるから、これらを
代入して二次以上の項を無視すれば、 −Ｃｄ（ΔV）／dt−ΔV〔１／R0＋１／RL〕
＝V0αR0ΔT／R0＋RL−pAｄ（ΔT）／dt(5) が得られる。
り、またＲ＝R0＋αR0ΔTであるから、これらを
代入して二次以上の項を無視すれば、 −Ｃｄ（ΔV）／dt−ΔV〔１／R0＋１／RL〕
＝V0αR0ΔT／R0＋RL−pAｄ（ΔT）／dt(5) が得られる。
回路の時定数τeを
τe＝Ｃ／１／RL＋１／R0
と定義し、回路のPTB時定数τを
τ＝−pA（R0＋RL）／αV0 （5.5）
と定義すると、上記(5)式は
ｄ（ΔV）／dt＋ΔV／τe
＝pA／Ｃ〔ｄ（ΔT）／dt＋（ΔT）／τ〕 (6)
になる。
１ １／Ｒ＝１／R0（１＋αΔT）＝１／R0〔１
−αΔT＋2α2ΔT2＋…〕 従つて、ΔV／Ｒ＝１／R0〔ΔV−αΔVΔT＋…〕 であり、ΔV・ΔT（ΔV及びΔTはともに入力放
射に応じて変化する変数）は二次項であるから
ΔV／ＲΔV／R0である。同様に、R0／Ｒ＝１−αΔT
＋ 2α2ΔT2（１−αΔT）である。
−αΔT＋2α2ΔT2＋…〕 従つて、ΔV／Ｒ＝１／R0〔ΔV−αΔVΔT＋…〕 であり、ΔV・ΔT（ΔV及びΔTはともに入力放
射に応じて変化する変数）は二次項であるから
ΔV／ＲΔV／R0である。同様に、R0／Ｒ＝１−αΔT
＋ 2α2ΔT2（１−αΔT）である。
(6)式において、τeは焦電回路のRC時定数であ
る。これは本発明に従つてPTBとして動作しな
い焦電検出器の回析において現われる電気時定数
と同一である。更に、(2)式の熱的時定数もPTB
として動作しない焦電検出器又はサーミスタボロ
メータの解析において現われる熱的時定数と同一
である。
る。これは本発明に従つてPTBとして動作しな
い焦電検出器の回析において現われる電気時定数
と同一である。更に、(2)式の熱的時定数もPTB
として動作しない焦電検出器又はサーミスタボロ
メータの解析において現われる熱的時定数と同一
である。
これに対し、(6)式のPTB時定数τは従来の検
出器の解析には決して現われないものである。物
理的にはτは単位温度変化当りの分極の変化によ
る電荷を単位温度変化当りの抵抗値の変化による
電流で割算したものである。これがため、τは焦
電効果とサーミスタ効果の出力信号への相対的な
寄与を表わす。
出器の解析には決して現われないものである。物
理的にはτは単位温度変化当りの分極の変化によ
る電荷を単位温度変化当りの抵抗値の変化による
電流で割算したものである。これがため、τは焦
電効果とサーミスタ効果の出力信号への相対的な
寄与を表わす。
(2)及び(6)式は公知のラプラス変換法を用いて解
くことができる。初期条件がΔT（０）＝０及び
ΔV（０）＝０であるものとすると、(2)及び(6)式の
ラプラス変換は （Ｓ＋１／τT）ｔ（ｓ）＝ｗ（ｓ）／CT （2a） （Ｓ＋１／τe）Ｖ（ｓ）＝（pA／Ｃ）（
Ｓ＋１／τ）ｔ（ｓ）（6a） となる。ここで、ｔ（ｓ）、ｗ（ｓ）及びＶ（ｓ）は
ΔT（ｔ）、ｗ（ｔ）及びΔT（ｔ）のラプラス変換
である。
くことができる。初期条件がΔT（０）＝０及び
ΔV（０）＝０であるものとすると、(2)及び(6)式の
ラプラス変換は （Ｓ＋１／τT）ｔ（ｓ）＝ｗ（ｓ）／CT （2a） （Ｓ＋１／τe）Ｖ（ｓ）＝（pA／Ｃ）（
Ｓ＋１／τ）ｔ（ｓ）（6a） となる。ここで、ｔ（ｓ）、ｗ（ｓ）及びＶ（ｓ）は
ΔT（ｔ）、ｗ（ｔ）及びΔT（ｔ）のラプラス変換
である。
（2a）式と（6a）式を結合して
Vs＝Ｈ（ｓ）ｗ（ｓ）
とすると、伝達関数Ｈ（ｓ）は
Ｈ（ｓ）＝PA／CCT（Ｓ＋１／τ）／（Ｓ＋１／τe）（
Ｓ＋１／τT）(7) となる。
Ｓ＋１／τT）(7) となる。
Ｖ（ｓ）の逆ラプラス変換を取ると、任意の励
起関数ｗ（ｔ）に対する応答を得ることができる。
起関数ｗ（ｔ）に対する応答を得ることができる。
ステツプ関数に対する応答
第２図に示す回路において、ある瞬時（ｔ＝
０）においてPTB検出素子１４が赤外線の所定
量の増大を受け、斯る後にこれが一定の吸収率で
吸収されるものとすると（即ちｔ＜０に対しｗ
（ｔ）＝０でｔ＞０に対しｗ（ｔ）＝w0）、 Ｖ（ｓ）＝PAW0／CCT（Ｓ＋１／τ）／Ｓ（Ｓ＋１／
τe）（Ｓ＋１／τT） が得られる。その逆ラプラス変換は となる。ここで、θ＝τe／τT及びＫ＝τT／τである
。
０）においてPTB検出素子１４が赤外線の所定
量の増大を受け、斯る後にこれが一定の吸収率で
吸収されるものとすると（即ちｔ＜０に対しｗ
（ｔ）＝０でｔ＞０に対しｗ（ｔ）＝w0）、 Ｖ（ｓ）＝PAW0／CCT（Ｓ＋１／τ）／Ｓ（Ｓ＋１／
τe）（Ｓ＋１／τT） が得られる。その逆ラプラス変換は となる。ここで、θ＝τe／τT及びＫ＝τT／τである
。
時間の関数としての応答ΔV（ｔ）を、出力信
号の焦電成分とサーミスタ成分とともに第３図に
プロツトしてある。図示の曲線はθ＝0.01及びＫ
＝１の場合について計算したものであり、これら
θ及びＫは回路のパラメータを調整すると共に
PTB検出素子の物理的寸法及び検出素子の材料
を適当に選択することにより得ることができる。
号の焦電成分とサーミスタ成分とともに第３図に
プロツトしてある。図示の曲線はθ＝0.01及びＫ
＝１の場合について計算したものであり、これら
θ及びＫは回路のパラメータを調整すると共に
PTB検出素子の物理的寸法及び検出素子の材料
を適当に選択することにより得ることができる。
第３図において、応答出力のサーミスタ成分は
時定数τTでゆつくり定常値に上昇するが、焦電成
分はτeに略々等しい時定数で急激にピーク値に上
昇し、斯る後に時定数τTでゆつくり零値に減少す
る。
時定数τTでゆつくり定常値に上昇するが、焦電成
分はτeに略々等しい時定数で急激にピーク値に上
昇し、斯る後に時定数τTでゆつくり零値に減少す
る。
負荷抵抗とバイアス電圧V0をＫ＝１となるよ
うに選択すると、焦電応答の低速減衰はサーミス
タ応答の低速上昇により補償されるため、合成応
答は定常値に急上昇する。このステツプ応答の定
常値への急上昇はPTB検出器の顕著な特徴であ
る。
うに選択すると、焦電応答の低速減衰はサーミス
タ応答の低速上昇により補償されるため、合成応
答は定常値に急上昇する。このステツプ応答の定
常値への急上昇はPTB検出器の顕著な特徴であ
る。
周波数応答
周波数ωの正弦波入力に対する第２図の回路の
定常状態応答も周波数ωの正弦波である。応答出
力の振幅と入力の振幅との比はｓの代りにjωを
代入したときの伝達関数Ｈ（ｓ）の値である。
定常状態応答も周波数ωの正弦波である。応答出
力の振幅と入力の振幅との比はｓの代りにjωを
代入したときの伝達関数Ｈ（ｓ）の値である。
従つて、PTBの感度（Resposivity）ｒ（ω）
は ｒ（ω）＝pAτe″／CCT〔K2＋ω2τT 2／
（１＋ω2τe 2）（１＋ω2τT 2）〕1/2(10) で与えられる。
は ｒ（ω）＝pAτe″／CCT〔K2＋ω2τT 2／
（１＋ω2τe 2）（１＋ω2τT 2）〕1/2(10) で与えられる。
第４図は第２図の回路の感度の対数を周波数の
対数の関数として、θ＝0.01及び種々のＫ値につ
いて示したものである。この感度は（pAτe／CCT）で 割算して正規化してあると共に周波数はτTを乗算
して正規化してあるため、第４図のグラフはこれ
らのパラメータの実際の値と無関係である。
対数の関数として、θ＝0.01及び種々のＫ値につ
いて示したものである。この感度は（pAτe／CCT）で 割算して正規化してあると共に周波数はτTを乗算
して正規化してあるため、第４図のグラフはこれ
らのパラメータの実際の値と無関係である。
第４図に示されるように、Ｋ≪１のときは
PTBは焦電検出器として作用し、最大感度が１／τe より低く１／τTより高い周波数で得られる。Ｋ≫１ のときはPTBはサーミスタとして作用し、最大
感度が１／τTより低い周波数で得られる。Ｋ＝１の ときは低周波数に対するサーミスタ成分の応答と
高周波数に対する焦電成分の応答が合成されてω
＝０からτeで決まる高周波数まで平坦な周波数応
答が得られる。
PTBは焦電検出器として作用し、最大感度が１／τe より低く１／τTより高い周波数で得られる。Ｋ≫１ のときはPTBはサーミスタとして作用し、最大
感度が１／τTより低い周波数で得られる。Ｋ＝１の ときは低周波数に対するサーミスタ成分の応答と
高周波数に対する焦電成分の応答が合成されてω
＝０からτeで決まる高周波数まで平坦な周波数応
答が得られる。
実施例
60ミクロンの厚さ及び0.04cm2の横断面積を有す
る塩化銅方硼石（Cu3B7O13Cl）結晶のスライス
を準備した。このスライスの対向表面は焦電軸に
垂直にしてあり、これらの面上に金電極を被着し
た。これら電極は蒸着により設けた。
る塩化銅方硼石（Cu3B7O13Cl）結晶のスライス
を準備した。このスライスの対向表面は焦電軸に
垂直にしてあり、これらの面上に金電極を被着し
た。これら電極は蒸着により設けた。
これら金電極には75ミクロン径の銀リードを取
付け、これにより結晶を懸垂支持した。一方の銀
リードは50メガオームの負荷抵抗の一方のリード
に接続し、他方の銀リードは可変電圧源に接続し
た。負荷抵抗と電圧源の他端を互に接続した。
付け、これにより結晶を懸垂支持した。一方の銀
リードは50メガオームの負荷抵抗の一方のリード
に接続し、他方の銀リードは可変電圧源に接続し
た。負荷抵抗と電圧源の他端を互に接続した。
方硼石結晶をステツプ照射して負荷抵抗両端間
の電圧を種々のバイアス電圧について測定すると
共にオツシロスコープ上で観察した。第５図はこ
れら測定の結果を示す。第５図のオツシログラム
ａは、バイアス電圧V0が零の場合である。従つ
て、回路は急速に上昇した後にゆつくり零値に減
少する応答を有する焦電検出器として作用する。
オツシログラムｂ及びｃはバイアス電圧を増大し
た場合であり、この場合にはサーミスタ応答成分
によりゆつくり上昇する電圧成分が与えられて焦
電応答の減衰が抑制される。
の電圧を種々のバイアス電圧について測定すると
共にオツシロスコープ上で観察した。第５図はこ
れら測定の結果を示す。第５図のオツシログラム
ａは、バイアス電圧V0が零の場合である。従つ
て、回路は急速に上昇した後にゆつくり零値に減
少する応答を有する焦電検出器として作用する。
オツシログラムｂ及びｃはバイアス電圧を増大し
た場合であり、この場合にはサーミスタ応答成分
によりゆつくり上昇する電圧成分が与えられて焦
電応答の減衰が抑制される。
オツシログラムｄはバイアス電圧が、焦電信号
成分の減衰がサーミスタ信号成分の上昇により
略々完全に補償されるレベルに増大されている場
合である。従つて、この場合にはステツプ照射に
対して略々平坦な応答が得られる。
成分の減衰がサーミスタ信号成分の上昇により
略々完全に補償されるレベルに増大されている場
合である。従つて、この場合にはステツプ照射に
対して略々平坦な応答が得られる。
オツシログラムｅはｄの場合より高いバイアス
電圧の場合の電圧応答を示す。この場合にはサー
ミスタ信号成分が焦電信号成分以上に大きくなつ
て、回路はサーミスタボロメータに近づく。
電圧の場合の電圧応答を示す。この場合にはサー
ミスタ信号成分が焦電信号成分以上に大きくなつ
て、回路はサーミスタボロメータに近づく。
バイアス電圧の極性の重要性はバイアスが逆極
性の場合のオツシログラムｆに示されている。こ
の場合には焦電成分とサーミスタ成分が逆極性に
なり、その結果応答は急速に減衰して零軸を横切
るものとなる。
性の場合のオツシログラムｆに示されている。こ
の場合には焦電成分とサーミスタ成分が逆極性に
なり、その結果応答は急速に減衰して零軸を横切
るものとなる。
Ｋ＝１の値を得るために必要なバイアス電圧は
（5.5）式から計算することができる。即ち、 Ｋ＝τT／τ＝１ であるから、（5.5）式から V0＝pA（R0＋RL）／ατT となる。
（5.5）式から計算することができる。即ち、 Ｋ＝τT／τ＝１ であるから、（5.5）式から V0＝pA（R0＋RL）／ατT となる。
室温での塩化銅方硼石試料に対する種々のパラ
メータの概算値を下記の表に示す。
メータの概算値を下記の表に示す。
表
ｐ＝4.5×10-9c／cm2K
α＝−8.8％Ｋ
R0＝1.5×108オーム
τT＝1.85sec.
RL＝５×107オーム及びＡ＝0.04cm2から、V0＝
0.22Vが得られ、これは第５図の観測結果と良く
一致した。
0.22Vが得られ、これは第５図の観測結果と良く
一致した。
第１図は既知のサーミスタボロメータと既知の
焦電検出器の入力信号周波数（対数）に対する感
度（対数）を示すグラフ、第２図は本発明による
焦電サーミスタボロメータを示す線図、第３図は
本発明による焦電サーミスタボロメータのステツ
プ関数に対する応答を示すグラフ、第４図は本発
明による焦電サーミスタボロメータの入力信号周
波数（時定数τTを乗じて正規化してある）の対数
に対する感度（焦電信号成分の最大応答出力で除
算して正規化してある）の対数を示すグラフ、第
５図は種々のバイアス電圧において第２図の回路
がステツプ照射に応答して出力する電圧のオツシ
ログラムを示す図である。 １４……PTB（焦電サーミスタボロメータ）検
出素子、１６……負荷抵抗、１８……電圧源、２
０……導電率が温度変化する焦電材料、２２……
分極方向、２４……電極、２６……電界方向。
焦電検出器の入力信号周波数（対数）に対する感
度（対数）を示すグラフ、第２図は本発明による
焦電サーミスタボロメータを示す線図、第３図は
本発明による焦電サーミスタボロメータのステツ
プ関数に対する応答を示すグラフ、第４図は本発
明による焦電サーミスタボロメータの入力信号周
波数（時定数τTを乗じて正規化してある）の対数
に対する感度（焦電信号成分の最大応答出力で除
算して正規化してある）の対数を示すグラフ、第
５図は種々のバイアス電圧において第２図の回路
がステツプ照射に応答して出力する電圧のオツシ
ログラムを示す図である。 １４……PTB（焦電サーミスタボロメータ）検
出素子、１６……負荷抵抗、１８……電圧源、２
０……導電率が温度変化する焦電材料、２２……
分極方向、２４……電極、２６……電界方向。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導電率が温度とともに変化する焦電材料を具
えると共に２個の略々平坦な対向表面を有し、該
２個の表面上に第１及び第２電極がそれぞれ設け
られている赤外線熱検出素子と、 第１及び第２電極を有し、その第１電極が前記
検出素子の第１電極に電気的に接続された負荷抵
抗と、 前記検出素子及び前記負荷抵抗の第２電極間に
選択電圧を供給する可変電圧源とを具えることを
特徴とする赤外線熱検出器。 ２ 特許請求の範囲１記載の赤外線熱検出器にお
いて、前記負荷抵抗は可変抵抗であることを特徴
とする赤外線熱検出器。 ３ 特許請求の範囲２記載の赤外線熱検出器にお
いて、前記検出素子の平均平衡動作温度において
前記検出素子の熱時定数と当該検出器のPTB時
定数との比Ｋが零より大きいことを特徴とする赤
外線熱検出器。 ４ 特許請求の範囲３記載の赤外線熱検出器にお
いて前記比Ｋは0.1Ｋ５であることを特徴と
する赤外線熱検出器。 ５ 特許請求の範囲４記載の赤外線熱検出器にお
いて、前記比Ｋは略々１に等しいことを特徴とす
る赤外線熱検出器。 ６ 特許請求の範囲５記載の赤外線熱検出器にお
いて、前記検出素子は焦電軸を有し、該検出素子
上の電極はその焦電軸に略々垂直であることを特
徴とする赤外線熱検出器。 ７ 導電率が温度とともに変化する焦電材料を具
えると共に２個の略々平坦な対向表面を有し、該
２個の表面上に第１及び第２電極がそれぞれ設け
られた赤外線熱検出素子と、 第１及び第２電極を有し、その第１電極は前記
検出素子の第１電極に電気的に接続された可変負
荷抵抗と、 前記検出素子及び負荷抵抗の第２電極間に電圧
を供給する電圧源とを具えることを特徴とする赤
外線熱検出器。 ８ 特許請求の範囲７記載の赤外線熱検出器にお
いて、前記検出素子の平均平衡動作温度において
前記検出素子の熱時定数と当該検出器のPTB時
定数との比Ｋが零より大きいことを特徴とする赤
外線熱検出器。 ９ 特許請求の範囲８記載の赤外線熱検出器にお
いて、前記比Ｋは0.1Ｋ５であることを特徴
とする赤外線熱検出器。 １０ 特許請求の範囲９記載の赤外線熱検出器に
おいて、Ｋは略々１に等しいことを特徴とする赤
外線熱検出器。 １１ 特許請求の範囲１０記載の赤外線熱検出器
において、前記検出素子は焦電軸を有し、該検出
素子上の電極はその焦電軸に略々垂直であること
を特徴とする赤外線熱検出器。 １２ 導電率が温度とともに変化する焦電材料を
具えると共に２個の略々平坦な対向表面を有し、
該２個の表面上に第１及び第２電極がそれぞれ設
けられた赤外線熱検出素子と、 第１及び第２電極を有し、その第１電極は前記
検出素子の第１電極に電気的に接続された負荷抵
抗と、 前記検出素子及び負荷抵抗の第２電極間に電圧
を供給する電圧源とを具える赤外線熱検出器にお
いて、 前記検出素子の平均平衡動作温度において前記
検出素子の熱時定数と当該検出器のPTB時定数
との比が零より大きいことを特徴とする赤外線熱
検出器。 １３ 特許請求の範囲１２記載の赤外線熱検出器
において、 前記熱検出素子は実質的に所定の方向に自発分
極を有し、検出素子の温度の上昇についてその自
発分極が減少すると共に、 前記熱検出素子は抵抗温度係数を有するものと
し、 前記電圧源により前記熱検出素子両端間に電界
を発生させ、 該検出素子両端間の電界は前記自発分極の方向
に、前記抵抗温度係数の符号を乗算した成分を有
するものとしたことを特徴とする赤外線熱検出
器。 １４ 特許請求の範囲１３記載の赤外線熱検出器
において、0.1Ｋ５であることを特徴とする
赤外線熱検出器。 １５ 特許請求の範囲１４記載の赤外線熱検出器
において、Ｋは１に略々等しいことを特徴とする
赤外線熱検出器。 １６ 特許請求の範囲１５記載の赤外線熱検出器
において、前記検出素子は焦電軸を有し、該検出
素子上の電極はその焦電軸に略々垂直であること
を特徴とする赤外線熱検出器。 １７ 特許請求の範囲１２記載の赤外線熱検出器
において、 前記熱検出素子は焦電係数と抵抗温度係数を有
すると共に実質的に所定の方向に自発分極を有す
るものとし、 前記電圧源により前記熱検出素子の両端間に電
界を発生させ、 該熱検出素子両端間の電界は前記自発分極の方
向に、前記抵抗温度係数の符号と前記焦電係数の
符号を乗算した成分を有するものとしたことを特
徴とする赤外線熱検出器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US442804 | 1982-11-18 | ||
| US06/442,804 US4501967A (en) | 1982-11-18 | 1982-11-18 | Broad band pyroelectric infrared detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59105528A JPS59105528A (ja) | 1984-06-18 |
| JPH038698B2 true JPH038698B2 (ja) | 1991-02-06 |
Family
ID=23758211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58216437A Granted JPS59105528A (ja) | 1982-11-18 | 1983-11-18 | 赤外線熱検出器 |
Country Status (5)
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|---|---|
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| EP (1) | EP0109712B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59105528A (ja) |
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| DE (1) | DE3373137D1 (ja) |
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-
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- 1982-11-18 US US06/442,804 patent/US4501967A/en not_active Expired - Fee Related
-
1983
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- 1983-11-15 DE DE8383201624T patent/DE3373137D1/de not_active Expired
- 1983-11-17 CA CA000441368A patent/CA1225720A/en not_active Expired
- 1983-11-18 JP JP58216437A patent/JPS59105528A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS59105528A (ja) | 1984-06-18 |
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| US4501967A (en) | 1985-02-26 |
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| EP0109712B1 (en) | 1987-08-19 |
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