JPS60191052A - 焦電形赤外線検出素子 - Google Patents

焦電形赤外線検出素子

Info

Publication number
JPS60191052A
JPS60191052A JP59042918A JP4291884A JPS60191052A JP S60191052 A JPS60191052 A JP S60191052A JP 59042918 A JP59042918 A JP 59042918A JP 4291884 A JP4291884 A JP 4291884A JP S60191052 A JPS60191052 A JP S60191052A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pyroelectric
detection element
infrared
infrared detection
decting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59042918A
Other languages
English (en)
Inventor
中本 正幸
平尾 洋佐
洋八 山下
岩瀬 暢男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59042918A priority Critical patent/JPS60191052A/ja
Publication of JPS60191052A publication Critical patent/JPS60191052A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は人体の移動、物体の有無などの検知に適する焦
電形赤外線検出素子に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
所謂るマイクロエレクトロニクスの発達に伴ない9例え
ば赤外線検出素子(赤外線センサ)も人体の存否乃至移
動、物体の有無乃至移動を検知したり或いは非接触温度
測定などへの応用が拡大している。
ところでこの揮赤外線検出素子としては、半導体の光伝
導や光起電力を利用した量子形のもの。
例えばHg Cd TeやPbSを本体としたものが知
られている。この量子形赤外線検出素子は感度がよく応
答性がすぐれている反面、使用に際しては極低温に冷却
する必要があり簡易に取扱い得ないうえ赤外領域の感度
にも波長依存性がある。かくしてJ7〜 用途も限定され、実用的にはなを問題がある。
一方チタン酸ジルコン酸鉛(Pb Zr Ti 03)
もしくはチタン酸鉛(PbTi03)の焦電効果を利用
した所謂る焦電形赤外線検出素子の開発も試みられてい
る。
しかしこれらPbZr Ti 03やPb i’r 0
3など検出素子の本体を成す焼結体(セラミックス)は
、使用に際して特に冷却を要しないこと、波長依存性も
ないことなどの利点をもつ反面、感度など性能面に劣る
不都合きがある。即ち焦電効果を利用した赤外線検出素
子においては、その性能が焦電効果により発生する電圧
に対する評価指数Fvに大きく影響される。
ここで評価指数1.Tyは焦電係数P(つ蝕2℃)、定
積比熱Cv (J/cra3’O)、比誘電率εとした
とき。
)”V=上 Cv・ε で示され、赤外線検出素子の本体を成す焦電材料につい
ては、センサとしての性能面からすれば焦電係数Pが大
きく、定積比熱Cvおよび比誘電率εが小さいことが望
まれる。
しかるにPbZrTl03の場合は、定積比熱Cv=2
.42J/art3°Cであるが、誘’1率g=380
〜1700 ト大きく、またPb Ti O3の場合は
定積比熱Cv=ピ 3.11J、−30であるが、焦電係数伽= 1.8 
X 1 o−sc/crrL2Cで評価指数1:’v 
= 0.3 X 10−” C・cm/Jと値が低く上
記の如く性能的に問題がある。特に1)bTi03焦電
材料は自発分極を起こすための分極処理に当っては20
0℃の高温下で60に■軸取上の電界を印加する8決が
あり、この唇極処理も実用面で問題になっている。
(発明の目的〕 本発明は上記の如き事情に対処して、室温で動貧 作する高感度の且つ風月性の高い焦電形赤外線検出素子
を提供しようとするものである。
〔発明の要点〕
本発明は一般式 %式%) (但し式中Me =Mg、 Znのうちの1柿以上、x
=Q、、1〜0.35の数、y=0.01〜0.15の
数)で示される複合ペロブスカイト構造のものに、 M
nO。
Nip、 Fe2O3のうちの少なくとも1種を0.0
1〜2重量%添加配合してなるセラミック焼結体を本体
として成ることを特徴とする焦電形赤外線検出素子であ
る。
しかして本件発明は、上記一般式で示される複合ペロブ
スカイト構造のものに所定爺のNiO,MnO。
Fe2O3などを添加含有せしめてなる焼結体が良好な
焦電性を示すとともに赤外線検出素子(センサ)として
実用上すぐれた性能を備えているとの知見に基づくもの
である。
〔発明の実施例〕
先ず(Pb l−X Cax) C(Znl/3 Nb
2/3 ) 0.1 Ti 0.9 ) 03+0.3
重量%Mn O+ 0.4 ’ff(i%NiOと16
jうK PbO。
CaCO3,Tie□、 Zn(、l、 Nb2O5,
MnOオ! ヒNiOヲ所定縫それぞれ秤取し、アルミ
ナボットミルを用いてそれぞれ湿式混合した。これらの
混合物を9000で2時間仮焼した後アルミナポットミ
ルにて粉砕して原料粉末を調製した。次いでこれらの原
料粉末をプレスによりシート化し、このシートから打抜
き加工により径20mmの円板をそれぞれ得。
この円板ケマグネシア製容器に入れ1100〜1180
′cFD で0.5〜4時間焼成して〕′IざH同μm、径20y
s屑の薄い円板を得た。
れぞれ被着形成して一対の電極とした。この電極相は後
100 ’Qのシリコーン油中に浸漬し、40〜50 
kV/crrLの電圧を印加し5分間分極処理を施して
から100’0.24時間エージング処理し9次いで精
密カッタにて3 x 3mm片に切り出して焦電形赤外
検出素子(センサ)を上記によって得た各焦電形赤外線
検出素子について、その検出素子の本体をなす焦電材料
の組成比(pbのCa置換量X)と、焦電係数P、比誘
電率ε、評価指数(′[区圧感度)Fvとの関係を測定
したところ第1図に示す如くであった。第1図において
曲線(1)は焦電係数Pを2曲A!112)it 比1
fJjTll率’ ヲ、 FltJ 1m(3)u W
価Na P’v ヲソれぞれ示し、また比較のためチタ
ン酸鉛(PbTI03)の焦電係数Pを◎印、評価指数
1゛vを目印で夫々示した。
第1図から明らかのようにXの値、即ちCaによるpb
の置換比がo、1〜0.25の範囲で焦電係数Pは高い
値を示し、また比誘電率εは180〜360の値を示し
、この比誘電率εの値はPb ZrTi 03の場合の
380より低い。さらに評価指数FvもXの値が0.1
〜0.35で高い値を有しており、しかも第2図に示す
如くキュリ一点も200 ’O以上で赤外線検出素子と
して実用上の不都合をも全く認められなかった。
一方上記本発明に係る焦電形赤外線検出素子について実
用面から評価したところ次の如くであった。即ち上記構
成の3×3龍片の一面側の電極を一部除去して素子面を
露出させた焦電形赤外検出素子について、第3図示の検
出回路として電圧感度RrXおよび比検出能りをそれぞ
れ測定したところ、いずれも従来知られているチタン酸
鉛(I!b’r103)を本体と1〜でなる焦電形赤外
線検出素子の場合に較べ20〜100%もすぐれた性能
を示した。
ここで電圧感度R,は赤外線検出素子(a)に赤外戸1 #JI(1))を検出素子(a)の電出面に照射し、こ
の赤外線部 照射によって生じた祉梳焦電4流を1qΩ〜100輸の
高抵抗(C1の負荷で受け9両端に発生した電圧を負荷
抵抗(d)10〜12にΩのPET (電界効果形トラ
ンジスタ)のソースフォロアでインピーダンス変換した
値と、入射赤外縁のパワー値との比で表したものである
。尚第3図において(e)は電源端子を。
(b)は出力端子を、(g)はアースを示す。また比検
出能りは、赤外線検出素子(a)の雑音出力VN +−
圧感度職および赤外線検出素子(a)の表面積Aとし次
式 %式%) にてめた値である。
このように本発明に係る焦電形赤外検出素子は赤外線セ
ンサとして実用上重視される電圧感度IQ。
比検出能vNなどすぐれているばかりでなく9例えば9
5%相対湿度、40°Cのと囲久下にて1.000時間
連続動作はせても特性の劣化はほとんど認められず、長
時間に亘って赤外線検出素子としての機能を十分に維持
することも確認きれた。
尚上記においては焦電形赤外線検出素子の本体Nb2/
3)の比を一定にし、PbとCaの比を変えた例を示し
たカ、 71++と(Znl/3 N1)2/3) (
7)比をoo1〜o15の範囲に変えた場合も1だZn
をMgに代えた場合もほぼ同様の性能を示した。
本発明に係る焦電形赤外線検出素子の本体主要部を構成
する上記一般式 %式%) の一部をなすPb (Me 1 /3 Nb2/3 )
03は焼結過程において、焼成温度の低下、結晶粒の異
常成長抑制に寄与する役目を果て、その組成比、即ち上
記一般式におけるyの値は0.01〜0.15の範囲内
に選ぶ必要がある。その理由は0.01未満では上述の
焼成温度低下などの効果がなく、また0、15を超える
と誘電率が大きくなり過ぎ、実用面で、電圧に対する評
価指数が低下し、赤外線センサとして性能が良好でなか
った。
さらに上記(Pb1−x Cax) ((Mel/3 
Nb2/3 )y T’t−y)03に添加含有するM
n O、Ni OおよびFe2O3の群から選ばれた少
なくとも1種の酸化物は得られた焦電形焼結体の分極処
理の容易化に寄与する役目を果す。
しかしてこの添加含有量が重量比で0.01%未満でも
、また2%を超えても、焦電性の急激な低下を招来する
とともに焼結性や分極処理性が損なわれる傾向があるた
め、添加含有量は常KO,01〜2止蔽%の範囲内に選
択する必要がある。
〔発明の効果〕
上記の如く9本発明によれば、一般式(Pb x−xC
ax)I:(t〜4e l/3 Nb2/3)y T’
l−3/)03で示される複合ペロブスカイト(1y造
のもの(CMnO,NIO,Fe2O3のうちから選ん
だ少なくとも1種を重滑比で0.01〜2%添加含有し
てなるセラミック焼結体を赤外線検出素子本体としてい
る。しかして前記セラミック焼結体は、大きな焦電係数
を有する所謂る焦電形で、低い誘電率を有しており、赤
外検出素子としてもすぐれた特性を備えている。
即ちこの種赤外検出素子として要求される評価指数FV
に大きく寄与する焦電係数P (C/A1rL2’Q)
が大で、また比誘電率εが小さいと太う特長がある。
しかして実用面カ・らみては、赤外線照射に対する応答
としての電圧感度IQが高く、一方雑音出力は低いので
、高い比検出能りを発揮する。換言すれば高い感度をも
って、信頼性菌<、赤外線を容易に検出でさる。しかも
経時特性も良好で長期間に亘って1ツrυjの赤外線検
出機能を保持発揮する。
かくし−C本発明に係る赤外線検出素子は焼結し易くま
た分極処理も高々100υ程度の温度、 40〜50k
V//Lcrnの分極′電圧で足り、製造もし易い点な
どと相俟って実用に好適する焦電形赤外線検出素子と云
える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る焦電形赤外線検出素子の一例につ
い−C焦電係叔、比誘電率および評価指数と組成との間
作をそれぞれ示す曲線図1、第2図は同じく本発明に係
る焦電形赤外線検出素子の一例について組成とキュリー
錨度との関係を示す曲線図、第3図は本発明に係る焦電
形赤外線検出素子についての特性測定回路図である。 (al・・・赤外わヱ出累f”、(bl・・・赤外線。 (C1・負荷抵抗、(e)・・・電源端子、(f)・・
・出力端子。 (gl・・アース 代理人 弁理士 別 近 意 佑 (ほか 1名) 第1図 Ca ffl x (mol) −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 %式%) (式中MeはMg、Znのうちから選ばれた少なくとも
    1種の元素、Xは01〜0.35の数値、yは0.01
    〜0.15の数値) で示される複合ペロブスカイト構造のものにMnO。 Nip、 Fe2O3のうちから選ばれた少なくとも1
    種を重量比でo、oi〜2%添加配合してなるセラミッ
    ク焼結体に、対をなす電極を設けてなることを特徴とす
    る焦電形赤外線検出素子。
JP59042918A 1984-03-08 1984-03-08 焦電形赤外線検出素子 Pending JPS60191052A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59042918A JPS60191052A (ja) 1984-03-08 1984-03-08 焦電形赤外線検出素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59042918A JPS60191052A (ja) 1984-03-08 1984-03-08 焦電形赤外線検出素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60191052A true JPS60191052A (ja) 1985-09-28

Family

ID=12649395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59042918A Pending JPS60191052A (ja) 1984-03-08 1984-03-08 焦電形赤外線検出素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60191052A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01230469A (ja) * 1988-03-09 1989-09-13 Murata Mfg Co Ltd 焦電性磁器組成物
CN110108760A (zh) * 2019-05-15 2019-08-09 东北大学 一种基于Zn离子掺杂α-Fe2O3纳米棒的气敏元件及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01230469A (ja) * 1988-03-09 1989-09-13 Murata Mfg Co Ltd 焦電性磁器組成物
CN110108760A (zh) * 2019-05-15 2019-08-09 东北大学 一种基于Zn离子掺杂α-Fe2O3纳米棒的气敏元件及其制备方法
CN110108760B (zh) * 2019-05-15 2020-10-09 东北大学 一种h2s气敏元件及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0226866A (ja) 半導体磁器組成物
KR20170016805A (ko) 반도체 자기 조성물 및 ptc 서미스터
US6329656B1 (en) Ferroelectric ceramics
US5762816A (en) Piezoelectric ceramic composition
JPS647032B2 (ja)
JP3198906B2 (ja) 圧電体磁器組成物
JPS60191052A (ja) 焦電形赤外線検出素子
US4761242A (en) Piezoelectric ceramic composition
JPS60191054A (ja) 焦電形赤外線検出素子
JPS60191053A (ja) 焦電形赤外線検出素子
JP2571658B2 (ja) 焦電性磁器組成物
JPS60191051A (ja) 焦電形赤外線検出素子
JPH0648825A (ja) ビスマス層状化合物
JPH01261876A (ja) 焦電性磁器組成物
KR100328867B1 (ko) 적외선 센서용 초전성 세라믹스 조성물
JPH03215354A (ja) チタン酸バリウム系半導体磁器組成物
JP2833751B2 (ja) 焦電素子用磁器組成物
JPH0248464A (ja) チタン酸バリウム系半導体磁器
JPH0570223A (ja) チタン酸バリウム系半導体材料
JPH0742166B2 (ja) 焦電性磁器組成物
JPH0660057B2 (ja) 焦電体磁器材料
JP3278958B2 (ja) 焦電体材料
JPS6372006A (ja) 焦電センサ−用磁器組成物
JPH02141472A (ja) 誘電体磁器組成物
JPH02192456A (ja) 半導体磁器