专利名称：共衬底型热敏电阻红外探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种非接触式辐射热测量传感器，涉及热敏电阻红外探测器技术领域。
凡是温度高于绝对零度的物体均发出热辐射、它是由组成物质的微观粒子(分子、原子、离子和电子等)热激励后能态之间的跃迁而发射出来的电磁辐射，其热辐射之波长随发射物体的温度变化而改变。热敏电阻红外探测器用一浸没透镜将热辐射会聚于一热敏电阻上，将被测物体发出的热辐射转换为热敏电阻阻值的变化，这种探测器由于是非接触测量热辐射，且工作于环境温度下，因此它被广泛用于航空航天及民用技术中，例如卫星的姿态测量、运动部件的温度测量，火车车轮轴承温度测量等。
现有的热敏电阻红外探测器是由会聚热辐射的浸没透镜、二个热敏电阻及过渡电极、管脚座等所组成。它是一种非共衬底结构，此二个热敏电阻中的一个为浸没于衬底┉浸没透镜的平面中心上，它接收透镜所会聚的热辐射，称为敏感元；另一个不浸没于衬底上，也不接收热辐射，称为补偿元。将此二热敏电阻作为两个桥臂与二直流电源构成桥式接法。当敏感元接收变化的热辐射时，其本身阻值发生变化从而在桥的二个中心的电压产生变化，依此变化来确定入射热辐射的大小。这种非共衬底结构，由于二个热敏电阻不在同一衬底上，热传导结构不同，其探测器的输出随环境温度变化而剧烈变化，这对采用交流放大器是可用的，但由此必须对入射的热辐射进行斩波。这种探测器不适应航空航天及某些技术的要求，在这些工况下，需要的是一种工作于直流放大器的、不需对入射的热辐射斩波的探测器。
本实用新型的目的在于设计和制造一种共衬底型热敏电阻红外探测器，以减小探测器输出受环境温度变化引起飘移，并可用于直流工况，而满足某些特殊应用要求。
本实用新型的目的是这样实现的将敏感元和补偿元热敏电阻用浸没介质粘结在设置于管壳内的浸没透镜上，其中敏感元被安置在透镜平面的中心，补偿元安置在敏感元一侧，二热敏电阻与浸没透镜之间为透红外的、折射率与热敏电阻折射率相近的浸没介质层，在补偿元的浸没介质层下部沉积一热辐射阻挡层。敏感元与补偿元各一端相互连接并通过过渡电极引至管座脚，其另一端通过各自过渡电极引至相应管座7的管座脚。三个引线管座脚、与串联的二直流电源组成桥式电路，敏感元接至电源正端，补偿元接至电源负端，二热敏电阻连接点与放大器输入端相接，二电源的中间连接点与放大器的公共端相接。本实用新型由于敏感元和补偿元热敏电阻被设置在同一衬底上，其所处的热传导条件基本相同，并处在同一环境温度下，又是电桥的两臂，所以由环境温度变化引起的阻值变化能得到衬偿。由此组成的电桥其零点漂移就很小，正由此优点，此探测器对环境温度补偿性能好，结构紧凑，体积小，可用于直流工况工作。
下面以实施例和附图对本实用新型进一步叙述。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1的A－A剖面图。
图3为本实用新型的实施例的浸没透镜组合件结构示意图。
图4为图3的俯视图。
由图1～4可见，本探测器由管壳1、设置于管壳1端头的浸没透镜2、沉积于透镜2上的浸没介质层3和粘结于浸没介质层3上的敏感元热敏电阻4及设置于管壳内的管脚座7组成，在浸没透镜2的平面中心设有敏感元热敏电阻4，其特征在于在敏感元热敏电阻4的一侧在浸没透镜2上沉积一阻挡层6，在阻挡层6上的浸没介质3上粘结一补偿元热敏电阻5，在热敏电阻4、5的周边设有三个过渡电极8a、8b、8c，管脚座7上设有管脚9a、9b、9c，过渡电极8a、8c的一端分别与热敏电阻4、5的一端相连，过渡电极8a、8c的另一端分别与管脚9a、9c相连，过渡电极8b的一端与热敏电阻4、5的另一端共接，过渡电极8b的另一端与管脚9b相连。
由图3可见，本实用新型实施例的浸没透镜2由带有包连的金属环21和浸没透镜22所组成。浸没介质层3为含有硒砷的混合物，浸没透镜22为用锗材料所制成，这样的浸没介质层与浸没透镜均可透红外线，且折射率与热敏电阻折射率相近，由浸没介质3、浸没透镜2组成了本探测器的共衬底，另外为了使设置于共衬底上的敏感元，参考元热敏电阻工况尽量相同，阻挡层应尽量薄，本实施例中将浸没介质层下的阻挡层6由金或铝沉积而成，其厚度约为1μm。
权利要求1.一种共衬底型热敏电阻红外探测器，由管壳1、设置于管壳1端头的浸没透镜2、沉积于透镜2上的浸没介质层3和粘结于浸没介质层3上的敏感元热敏电阻4及设置于管壳内的管脚座7组成，在浸没透镜2的平面中心设有敏感元热敏电阻4，其特征在于在敏感元热敏电阻4的一侧在浸没透镜2上沉积一阻挡层6，在阻挡层6上的浸没介质3上粘结一补偿元热敏电阻5，在热敏电阻4、5的周边设有三个过渡电极8a、8b、8c，管脚座7上设有管脚9a、9b、9c，过渡电极8a、8c的一端分别与热敏电阻4、5的一端相连，过渡电极8a、8c的另一端分别与管脚9a、9c相连，过渡电极8b的一端与热敏电阻4、5的另一端共接，过渡电极8b的另一端与管脚9b相连。
2.按权利要求1所述的共衬底型热敏电阻红外探测器，其特征在于沉积于浸没透镜2上的阻挡层6由金或铝沉积而成，其厚度约为1μm。
3.按权利要求1所述的共衬底型热敏电阻红外探测器，其特征在于其浸没透镜为锗制成的透镜，其浸没介质层为硒、砷混合的沉积层。
专利摘要一种共衬底型热敏电阻红外探测器，由管壳1、浸没透镜2、沉积于透镜2平面上的浸没介质层3、粘结于浸没于介质层3上的热敏电阻、粘结于透镜面上的过渡电极及管脚座7所组成，其特征是敏感元、衬偿元热敏电阻设在同一个衬底——浸没透镜上，其传热基本相同，因而补偿环境温度变化好、结构紧凑，由此探测器测温受环境温变引起的漂移小，且能用于直流工况，因而能满足航天航空等某些特殊应用的要求。
文档编号G01K7/22GK2119649SQ9220603
公开日1992年10月21日 申请日期1992年4月7日 优先权日1992年4月7日
发明者张悦德, 梁仁杰 申请人:航空航天工业部第五研究院第五○二研究所