Prema klasifikaciji, infracrveni senzori se mogu podijeliti na termalne senzore i fotonske senzore.

Toplotni senzor

Termalni detektor koristi element za detekciju da apsorbuje infracrveno zračenje kako bi proizveo porast temperature, a zatim praćen promjenama određenih fizičkih svojstava. Mjerenje promjena u ovim fizičkim svojstvima može izmjeriti energiju ili snagu koju apsorbira. Specifičan proces je sljedeći: Prvi korak je apsorbiranje infracrvenog zračenja od strane termičkog detektora da izazove porast temperature; drugi korak je korištenje nekih temperaturnih efekata termalnog detektora za pretvaranje porasta temperature u promjenu električne energije. Postoje četiri vrste promjena fizičkih svojstava koje se obično koriste: tip termistora, tip termoelementa, piroelektrični tip i Gaolai pneumatski tip.

# Tip termistora

Nakon što materijal osjetljiv na toplinu apsorbira infracrveno zračenje, temperatura raste i vrijednost otpora se mijenja. Veličina promjene otpora je proporcionalna apsorbiranoj energiji infracrvenog zračenja. Infracrveni detektori napravljeni promjenom otpora nakon što supstanca apsorbira infracrveno zračenje nazivaju se termistori. Termistori se često koriste za mjerenje toplotnog zračenja. Postoje dvije vrste termistora: metalni i poluvodički.

R(T)=AT-CeD/T

R(T): vrijednost otpora; T: temperatura; A, C, D: konstante koje variraju u zavisnosti od materijala.

Metalni termistor ima pozitivan temperaturni koeficijent otpora, a njegova apsolutna vrijednost je manja od one kod poluvodiča. Odnos između otpora i temperature je u osnovi linearan i ima jaku otpornost na visoke temperature. Uglavnom se koristi za mjerenje simulacije temperature;

Poluprovodnički termistori su upravo suprotni, koriste se za detekciju zračenja, kao što su alarmi, sistemi za zaštitu od požara i pretraživanje i praćenje termalnih radijatora.

# Tip termoelementa

Termopar, koji se naziva i termoelement, je najraniji uređaj za termoelektričnu detekciju, a njegov princip rada je piroelektrični efekat. Spoj sastavljen od dva različita materijala provodnika može stvoriti elektromotornu silu na spoju. Kraj termoelementa koji prima zračenje naziva se vrući kraj, a drugi kraj se naziva hladni kraj. Takozvani termoelektrični efekat, odnosno ako su ova dva različita materijala provodnika povezana u petlju, kada je temperatura na dva spoja različita, struja će se generisati u petlji.

Kako bi se poboljšao koeficijent apsorpcije, na vrući kraj postavlja se folija od crnog zlata kako bi se formirao materijal termoelementa, koji može biti metal ili poluvodič. Struktura može biti ili linija ili trakasti entitet, ili tanki film napravljen tehnologijom vakuumskog taloženja ili tehnologijom fotolitografije. Termoparovi tipa entiteta se uglavnom koriste za mjerenje temperature, a tankoslojni termoparovi (koji se sastoje od mnogo serijskih termoparova) se uglavnom koriste za mjerenje zračenja.

Vremenska konstanta infracrvenog detektora tipa termopar je relativno velika, tako da je vrijeme odziva relativno dugo, a dinamičke karakteristike relativno loše. Frekvencija promjene zračenja na sjevernoj strani općenito bi trebala biti ispod 10 Hz. U praktičnim primjenama, nekoliko termoparova je često povezano u seriju kako bi se formirao termoelement za detekciju intenziteta infracrvenog zračenja.

# Piroelektrični tip

Piroelektrični infracrveni detektori su napravljeni od piroelektričnih kristala ili “feroelektrika” sa polarizacijom. Piroelektrični kristal je vrsta piezoelektričnog kristala, koji ima necentrosimetričnu strukturu. U prirodnom stanju, centri pozitivnog i negativnog naboja se ne poklapaju u određenim smjerovima, a na površini kristala se formira određena količina polariziranih naboja, što se naziva spontana polarizacija. Kada se temperatura kristala promijeni, to može uzrokovati pomicanje centra pozitivnih i negativnih naboja kristala, pa se polarizacijski naboj na površini mijenja u skladu s tim. Obično njegova površina hvata plutajuće naboje u atmosferi i održava stanje električne ravnoteže. Kada je površina feroelektrika u električnoj ravnoteži, kada se infracrveni zraci zrače na njegovu površinu, temperatura feroelektrika (lim) brzo raste, intenzitet polarizacije brzo opada, a vezani naboj naglo opada; dok se plutajući naboj na površini sporo mijenja. Nema promjena u unutrašnjem feroelektričnom tijelu.

U vrlo kratkom vremenu od promjene intenziteta polarizacije uzrokovane promjenom temperature do ponovnog stanja električne ravnoteže na površini, na površini feroelektrika se pojavljuju suvišni lebdeći naboji, što je ekvivalentno oslobađanju dijela naboja. Ovaj fenomen se naziva piroelektrični efekat. Pošto je potrebno dosta vremena da slobodno naelektrisanje neutrališe vezani naboj na površini, potrebno je više od nekoliko sekundi, a vreme relaksacije spontane polarizacije kristala je vrlo kratko, oko 10-12 sekundi, tako da piroelektrični kristal može reagirati na brze promjene temperature.

# Gaolai pneumatski tip

Kada plin apsorbira infracrveno zračenje pod uvjetom održavanja određene zapremine, temperatura će se povećati, a pritisak će se povećati. Veličina povećanja pritiska je proporcionalna apsorbovanoj snazi ​​infracrvenog zračenja, tako da se apsorbovana snaga infracrvenog zračenja može meriti. Infracrveni detektori napravljeni prema gore navedenim principima nazivaju se gasni detektori, a Gao Lai cijev je tipičan detektor plina.

Fotonski senzor

Fotonski infracrveni detektori koriste određene poluvodičke materijale za proizvodnju fotoelektričnih efekata pod zračenjem infracrvenog zračenja kako bi se promijenila električna svojstva materijala. Mjerenjem promjena električnih svojstava može se odrediti intenzitet infracrvenog zračenja. Infracrveni detektori napravljeni fotoelektričnim efektom zajednički se nazivaju fotonskim detektorima. Glavne karakteristike su visoka osjetljivost, velika brzina odziva i visoka frekvencija odziva. Ali općenito mora raditi na niskim temperaturama, a opseg detekcije je relativno uzak.

Prema principu rada fotonskog detektora, generalno se može podijeliti na eksterni fotodetektor i interni fotodetektor. Interni fotodetektori se dijele na fotokonduktivne detektore, fotonaponske detektore i fotomagnetoelektrične detektore.

# Vanjski fotodetektor (PE uređaj)

Kada svjetlost pada na površinu određenih metala, metalnih oksida ili poluvodiča, ako je energija fotona dovoljno velika, površina može emitovati elektrone. Ovaj fenomen se zajednički naziva fotoelektronska emisija, koja pripada vanjskom fotoelektričnom efektu. Ovoj vrsti fotonskih detektora pripadaju fotocijevi i fotomultiplikatorske cijevi. Brzina odziva je velika, a u isto vrijeme, proizvod fotomultiplikatora ima vrlo visok dobitak, koji se može koristiti za mjerenje jednog fotona, ali raspon talasnih dužina je relativno uzak, a najduži je samo 1700nm.

# Fotokonduktivni detektor

Kada poluvodič apsorbuje upadne fotone, neki elektroni i rupe u poluprovodniku prelaze iz neprovodnog stanja u slobodno stanje koje može da provodi elektricitet, čime se povećava provodljivost poluprovodnika. Ovaj fenomen se naziva efekat fotokonduktivnosti. Infracrveni detektori napravljeni fotokonduktivnim efektom poluprovodnika nazivaju se fotokonduktivni detektori. Trenutno je to najrasprostranjeniji tip fotonskog detektora.

# Fotonaponski detektor (PU uređaj)

Kada se infracrveno zračenje ozrači na PN spoj određenih struktura poluvodičkog materijala, pod djelovanjem električnog polja u PN spoju, slobodni elektroni u P području pomiču se u N područje, a rupe u N području u P oblast. Ako je PN spoj otvoren, na oba kraja PN spoja se stvara dodatni električni potencijal koji se naziva foto-elektromotorna sila. Detektori napravljeni upotrebom efekta foto elektromotorne sile nazivaju se fotonaponski detektori ili spojni infracrveni detektori.

# Optički magnetoelektrični detektor

Magnetno polje se primjenjuje bočno na uzorak. Kada površina poluvodiča apsorbira fotone, generirani elektroni i rupe se difundiraju u tijelo. Tokom procesa difuzije, elektroni i rupe su pomaknuti na oba kraja uzorka zbog efekta bočnog magnetnog polja. Postoji potencijalna razlika između oba kraja. Ovaj fenomen se naziva opto-magnetoelektrični efekat. Detektori napravljeni od foto-magnetoelektričnog efekta nazivaju se foto-magneto-električni detektori (koji se nazivaju PEM uređaji).