JPH0625695B2 - 赤外線検出素子 - Google Patents
赤外線検出素子Info
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- JPH0625695B2 JPH0625695B2 JP63222506A JP22250688A JPH0625695B2 JP H0625695 B2 JPH0625695 B2 JP H0625695B2 JP 63222506 A JP63222506 A JP 63222506A JP 22250688 A JP22250688 A JP 22250688A JP H0625695 B2 JPH0625695 B2 JP H0625695B2
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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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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は温度により抵抗が変化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。
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
比較して安価で製造できる、等の特徴を有しているため
広く利用されている。
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
比較して安価で製造できる、等の特徴を有しているため
広く利用されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらの赤外線検出素子は応答時間が数
十ミリ秒から数百ミリ秒と遅いために、早い応答速度を
要求される用途には使用できなかった。又、１素子で１
地点しか検出できないため、素子を組合せた赤外線源の
位置検出に限界があった。さらに、価格の点でも充分で
はなかった。
十ミリ秒から数百ミリ秒と遅いために、早い応答速度を
要求される用途には使用できなかった。又、１素子で１
地点しか検出できないため、素子を組合せた赤外線源の
位置検出に限界があった。さらに、価格の点でも充分で
はなかった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
ものであり、応答特性が良く、赤外線源の位置検出も可
能で有り、かつ安価な赤外線検出素子を得ることを目的
とする。
ものであり、応答特性が良く、赤外線源の位置検出も可
能で有り、かつ安価な赤外線検出素子を得ることを目的
とする。
［課題を解決するための手段］ この発明は上記従来技術による課題を解決するためにな
されたものであり、以下に述べる手段を採用する。
されたものであり、以下に述べる手段を採用する。
本発明は、温度により電気抵抗が変化する半導体繊維か
ら成り、赤外線照射による半導体繊維の電気抵抗変化に
より赤外線量を検出するようにしたことを特徴とする。
ら成り、赤外線照射による半導体繊維の電気抵抗変化に
より赤外線量を検出するようにしたことを特徴とする。
［作 用］ この発明における半導体繊維は、細いために熱容量が小
さく、熱に対する応答性が速い。又、この半導体繊維を
一方向又は二方向に複数本配置し、各々の抵抗変化を個
別に検出することにより赤外線エネルギの一方向又は二
方向分布が得られる。さらに、半導体繊維は安価であ
る。
さく、熱に対する応答性が速い。又、この半導体繊維を
一方向又は二方向に複数本配置し、各々の抵抗変化を個
別に検出することにより赤外線エネルギの一方向又は二
方向分布が得られる。さらに、半導体繊維は安価であ
る。
［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図はこの発明による赤外線検出素子の第１の実施例を示
し、１は例えば炭化珪素からなる直径１５μｍ程度の太
さの半導体繊維であり、その両端には銀ペースト等の導
電性接着剤３を介して電極２を接着する。４は電極２を
電気回路に接続するリード線である。第２図は第１図に
示した赤外線検出素子１１を用いた赤外線検出回路を示
し、赤外線検出素子１１の両端にリード線４間に電源１
２と抵抗１３を直列に接続し、抵抗１３の両端に出力端
子１４を接続する。
図はこの発明による赤外線検出素子の第１の実施例を示
し、１は例えば炭化珪素からなる直径１５μｍ程度の太
さの半導体繊維であり、その両端には銀ペースト等の導
電性接着剤３を介して電極２を接着する。４は電極２を
電気回路に接続するリード線である。第２図は第１図に
示した赤外線検出素子１１を用いた赤外線検出回路を示
し、赤外線検出素子１１の両端にリード線４間に電源１
２と抵抗１３を直列に接続し、抵抗１３の両端に出力端
子１４を接続する。
上記構成において、赤外線検出素子１１及び抵抗１３に
は電源１２から電流が流れる。この状態において、半導
体繊維１に赤外線が照射されると半導体繊維１の温度が
上昇し、半導体繊維１は温度に応じてその内部抵抗が変
化するので、赤外線検出素子１１及び抵抗１３の直列回
路に流れる電流が変化し、出力端子１４に現われる電圧
が変化する。従って、出力端子１４の両端の電圧を検出
することにより、照射された赤外線のエネルギ量を検出
することができる。しかも、半導体繊維１は細いので熱
容量が小さく熱に対する応答が速くなり、赤外線検出の
応答速度を高めることができる。又、半導体繊維１とし
て耐食性、耐熱性、耐酸化性、高強度及び可撓性に優れ
た炭化珪素を用いたので、安定かつ信頼性の高い赤外線
検出素子を得ることができる。さらに、半導体繊維１は
比較的安価なものであるので、安価な赤外線検出素子を
得ることができる。
は電源１２から電流が流れる。この状態において、半導
体繊維１に赤外線が照射されると半導体繊維１の温度が
上昇し、半導体繊維１は温度に応じてその内部抵抗が変
化するので、赤外線検出素子１１及び抵抗１３の直列回
路に流れる電流が変化し、出力端子１４に現われる電圧
が変化する。従って、出力端子１４の両端の電圧を検出
することにより、照射された赤外線のエネルギ量を検出
することができる。しかも、半導体繊維１は細いので熱
容量が小さく熱に対する応答が速くなり、赤外線検出の
応答速度を高めることができる。又、半導体繊維１とし
て耐食性、耐熱性、耐酸化性、高強度及び可撓性に優れ
た炭化珪素を用いたので、安定かつ信頼性の高い赤外線
検出素子を得ることができる。さらに、半導体繊維１は
比較的安価なものであるので、安価な赤外線検出素子を
得ることができる。
ここで、第１図および第２図における１実験例を示す。
赤外線検出素子１１の半導体繊維１として、直径１４μ
ｍ、抵抗率１８Ω・cm、電極間の長さ１mmである炭化珪
素繊維を１本用い、６００ケルビンの黒体炉から放射さ
れる赤外線を照射したとき、応答時間は１．６ミリ秒で
あり、従前の焦電素子やサーモパイルの応答時間が数十
〜数百ミリ秒であることと比較するとはるかに小さくな
っている。
赤外線検出素子１１の半導体繊維１として、直径１４μ
ｍ、抵抗率１８Ω・cm、電極間の長さ１mmである炭化珪
素繊維を１本用い、６００ケルビンの黒体炉から放射さ
れる赤外線を照射したとき、応答時間は１．６ミリ秒で
あり、従前の焦電素子やサーモパイルの応答時間が数十
〜数百ミリ秒であることと比較するとはるかに小さくな
っている。
第３図は赤外線検出素子１１を用いた赤外線検出回路の
第２の実施例を示し、この例では赤外線検出素子１１と
抵抗１３、２４、２５によりブリッジ回路を構成し、こ
のブリッジ回路に電源１２と出力端子１４を接続した。
これにより、赤外線検出素子１１の抵抗がわずかに変化
しても上記ブリッジ回路の平衡状態が崩れるので、赤外
線検出素子１１の抵抗変化を感度よく検出することがで
き、もって赤外線量の検出を感度よく行うことができ
る。
第２の実施例を示し、この例では赤外線検出素子１１と
抵抗１３、２４、２５によりブリッジ回路を構成し、こ
のブリッジ回路に電源１２と出力端子１４を接続した。
これにより、赤外線検出素子１１の抵抗がわずかに変化
しても上記ブリッジ回路の平衡状態が崩れるので、赤外
線検出素子１１の抵抗変化を感度よく検出することがで
き、もって赤外線量の検出を感度よく行うことができ
る。
第４図は赤外線検出回路の第３の実施例を示し、この例
は直列接続された二つの赤外線検出素子１１と抵抗２
４、２５によりブリッジ回路を構成し、赤外線は一方の
素子１１のみに照射され、他方の素子１１を温度補償用
としたものである。各素子１１は同一の温度特性を有し
ているので、雰囲気温度の変動や自己発熱の影響により
各素子１１の抵抗が変化してもブリッジ回路の平衡状態
は崩れず、赤外線量を精度よく検出することができる。
は直列接続された二つの赤外線検出素子１１と抵抗２
４、２５によりブリッジ回路を構成し、赤外線は一方の
素子１１のみに照射され、他方の素子１１を温度補償用
としたものである。各素子１１は同一の温度特性を有し
ているので、雰囲気温度の変動や自己発熱の影響により
各素子１１の抵抗が変化してもブリッジ回路の平衡状態
は崩れず、赤外線量を精度よく検出することができる。
第５図はこの発明による赤外線検出素子の第２の実施例
を示し、この例では複数本の半導体繊維１を並列に電極
２に接続した。これにより、素子全体の合成抵抗が小さ
くなり、熱雑音等の影響を受け難くすることができる。
また、素子全体の表面積が大きくなり、赤外線受光量が
増大して検出感度を高めることができる。
を示し、この例では複数本の半導体繊維１を並列に電極
２に接続した。これにより、素子全体の合成抵抗が小さ
くなり、熱雑音等の影響を受け難くすることができる。
また、素子全体の表面積が大きくなり、赤外線受光量が
増大して検出感度を高めることができる。
なおここで、半導体繊維を用いた赤外線検出素子の感度
と抵抗、耐熱雑音性の関係について説明する。半導体繊
維の赤外線検出感度は、サーミスタ定数とよばれる、温
度変化に対する抵抗変化の大きさを表わす定数に依存
し、その値が大きいほど感度が高い。一般に、半導体繊
維のサーミスタ定数は抵抗率に比例する特性を有するの
で、赤外線検出素子としては、この抵抗率の高い半導体
繊維を用いることになる。しかし、抵抗率の高い半導体
繊維は、抵抗も大きくなり、熱雑音等の影響を受けやす
くなってしまう。そこで、高抵抗率かつ低抵抗になるよ
うに半導体繊維を構成することが必要である。前述の半
導体繊維１を並列接続したのは、合成抵抗を小さくする
ためで、すなわち高抵抗率かつ低抵抗の赤外線検出素子
を得るためである。
と抵抗、耐熱雑音性の関係について説明する。半導体繊
維の赤外線検出感度は、サーミスタ定数とよばれる、温
度変化に対する抵抗変化の大きさを表わす定数に依存
し、その値が大きいほど感度が高い。一般に、半導体繊
維のサーミスタ定数は抵抗率に比例する特性を有するの
で、赤外線検出素子としては、この抵抗率の高い半導体
繊維を用いることになる。しかし、抵抗率の高い半導体
繊維は、抵抗も大きくなり、熱雑音等の影響を受けやす
くなってしまう。そこで、高抵抗率かつ低抵抗になるよ
うに半導体繊維を構成することが必要である。前述の半
導体繊維１を並列接続したのは、合成抵抗を小さくする
ためで、すなわち高抵抗率かつ低抵抗の赤外線検出素子
を得るためである。
第６図は赤外線検出素子の第３の実施例を示し、第５図
の例では半導体繊維１間に間隔を設けたが、この例では
各半導体繊維１を間隔をあけずに並列に設けており、素
子全体の合成抵抗を小さくするとともに、単位面積当り
の赤外線受光量が増加し、検出感度を向上することがで
きる。
の例では半導体繊維１間に間隔を設けたが、この例では
各半導体繊維１を間隔をあけずに並列に設けており、素
子全体の合成抵抗を小さくするとともに、単位面積当り
の赤外線受光量が増加し、検出感度を向上することがで
きる。
第７図は赤外線検出素子の第４の実施例を示し、この例
では複数本の半導体繊維１を並べて電極５及び接続線６
を介して直列に接続しており、やはり赤外線受光量が増
大して検出感度を高めることができる。なお、接続線６
の部分も半導体繊維１で形成することができ、この場合
には電極５を省略することができ、構成を簡単にするこ
とができる。
では複数本の半導体繊維１を並べて電極５及び接続線６
を介して直列に接続しており、やはり赤外線受光量が増
大して検出感度を高めることができる。なお、接続線６
の部分も半導体繊維１で形成することができ、この場合
には電極５を省略することができ、構成を簡単にするこ
とができる。
第８図は赤外線検出素子の第５の実施例を示し、この例
では第１図に示した赤外線検出素子１１を４個並べたも
のとなっており、各半導体繊維１の温度変化を個別に検
出することができ、赤外線エネルギの一方向分布が得ら
れる。なお、１対の電極２に対して１本の半導体繊維１
を接続したが、１対の電極２に対して複数本ずつの半導
体繊維１を接続してもよい。これにより、素子の合成抵
抗が小さく、かつ表面積が大きくなって赤外線受光量が
増加するため、高感度の赤外線検出素子を得ることがで
きる。
では第１図に示した赤外線検出素子１１を４個並べたも
のとなっており、各半導体繊維１の温度変化を個別に検
出することができ、赤外線エネルギの一方向分布が得ら
れる。なお、１対の電極２に対して１本の半導体繊維１
を接続したが、１対の電極２に対して複数本ずつの半導
体繊維１を接続してもよい。これにより、素子の合成抵
抗が小さく、かつ表面積が大きくなって赤外線受光量が
増加するため、高感度の赤外線検出素子を得ることがで
きる。
第９図は赤外線検出素子の第６の実施例を示し、この例
では第８図に示したものをＣ、Ｌとして直角に交差して
配置しており、各半導体繊維１の赤外線照射による温度
変化を各々の両端に設けた電極２を介して個別に検出す
ることができ、これにより赤外線エネルギの二方向分布
を検出することができる。なお、この例でも１対の電極
２に対して複数本ずつの半導体繊維１を接続してもよ
い。
では第８図に示したものをＣ、Ｌとして直角に交差して
配置しており、各半導体繊維１の赤外線照射による温度
変化を各々の両端に設けた電極２を介して個別に検出す
ることができ、これにより赤外線エネルギの二方向分布
を検出することができる。なお、この例でも１対の電極
２に対して複数本ずつの半導体繊維１を接続してもよ
い。
第１０図は赤外線検出素子の第７の実施例を示し、この
例では半導体繊維１を複数本ずつ縦横に編んでおり、こ
のように網状にすることにより、素子全体の合成抵抗を
小さくし、赤外線受光量を増加させるとともに、機械的
強度が高まり、取扱いが便利になる。
例では半導体繊維１を複数本ずつ縦横に編んでおり、こ
のように網状にすることにより、素子全体の合成抵抗を
小さくし、赤外線受光量を増加させるとともに、機械的
強度が高まり、取扱いが便利になる。
第１１図は赤外線検出素子の第８の実施例を示し、この
例では半導体繊維１をコイル状にしており、単位面積当
りの受光量が増え、感度を上げることができる。この例
でも１対の電極２に対して複数本の半導体繊維１を接続
することができる。
例では半導体繊維１をコイル状にしており、単位面積当
りの受光量が増え、感度を上げることができる。この例
でも１対の電極２に対して複数本の半導体繊維１を接続
することができる。
なお、上記各実施例では半導体繊維１の材料として炭化
珪素を用いたが、温度による抵抗変化が検出できるもの
であれば何でも使用することができる。
珪素を用いたが、温度による抵抗変化が検出できるもの
であれば何でも使用することができる。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、細い半導体繊維を用い
ており、熱容量が小さく熱に対する応答が速い赤外線検
出素子を得ることができる。又、細い半導体繊維を複数
本並べることにより赤外線受光量を増大して熱を効率良
く吸収するとともに合成抵抗を小さくすることができ、
感度の高い赤外線検出素子を得ることができる。さら
に、複数本の半導体繊維を一方向又は二方向に配置し、
各半導体繊維の抵抗変化を検出することにより赤外線エ
ネルギの一方向又は二方向分布を検出することができ、
赤外線源の位置検出も可能となる。又、半導体繊維は安
価であるため、安価な赤外線検出素子が得られる。
ており、熱容量が小さく熱に対する応答が速い赤外線検
出素子を得ることができる。又、細い半導体繊維を複数
本並べることにより赤外線受光量を増大して熱を効率良
く吸収するとともに合成抵抗を小さくすることができ、
感度の高い赤外線検出素子を得ることができる。さら
に、複数本の半導体繊維を一方向又は二方向に配置し、
各半導体繊維の抵抗変化を検出することにより赤外線エ
ネルギの一方向又は二方向分布を検出することができ、
赤外線源の位置検出も可能となる。又、半導体繊維は安
価であるため、安価な赤外線検出素子が得られる。
第１図はこの発明の第１の実施例による赤外線検出素子
の構成図、第２図〜第４図はこの発明による赤外線検出
回路の第１〜第３の実施例の回路図、第５図〜第１１図
はこの発明の第２〜第８の実施例による赤外線検出素子
の構成図である。 １……半導体繊維 ２……電極 ３……導電性接着剤 ４……リード線 １１……赤外線検出素子 １２……電源 １３、２４、２５……抵抗 １４……出力端子
の構成図、第２図〜第４図はこの発明による赤外線検出
回路の第１〜第３の実施例の回路図、第５図〜第１１図
はこの発明の第２〜第８の実施例による赤外線検出素子
の構成図である。 １……半導体繊維 ２……電極 ３……導電性接着剤 ４……リード線 １１……赤外線検出素子 １２……電源 １３、２４、２５……抵抗 １４……出力端子
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (1)
- 【請求項１】温度により電気抵抗が変化する半導体繊維
から成り、赤外線照射による半導体繊維の電気抵抗変化
により赤外線量を検出するようにしたことを特徴とする
赤外線検出素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63222506A JPH0625695B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 赤外線検出素子 |
| US07/398,415 US5122668A (en) | 1988-09-07 | 1989-08-25 | Infrared detection element |
| EP19890308954 EP0358436A3 (en) | 1988-09-07 | 1989-09-05 | Infrared detection element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63222506A JPH0625695B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 赤外線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0271121A JPH0271121A (ja) | 1990-03-09 |
| JPH0625695B2 true JPH0625695B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=16783497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63222506A Expired - Fee Related JPH0625695B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 赤外線検出素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5122668A (ja) |
| EP (1) | EP0358436A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0625695B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6239432B1 (en) * | 1999-05-21 | 2001-05-29 | Hetron | IR radiation sensing with SIC |
| 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 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB865387A (en) * | 1958-11-04 | 1961-04-19 | Siemens Ag Albis | Improvements in or relating to thermal radiation detectors |
| US3106692A (en) * | 1962-11-27 | 1963-10-08 | Joseph T Mcnaney | Bolometer |
| US3504181A (en) * | 1966-10-06 | 1970-03-31 | Westinghouse Electric Corp | Silicon carbide solid state ultraviolet radiation detector |
| NL6706006A (ja) * | 1967-04-28 | 1968-10-29 | ||
| NL6801382A (ja) * | 1968-01-31 | 1969-08-04 | ||
| GB2061002B (en) * | 1979-10-11 | 1983-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for making a carbide thin film thermistor |
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