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SMARTEC s.a.r.l. (FRANCE)

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25/11/2014

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Die SMTIR990X Infrarotsensoren

PRODUKTBESCHREIBUNG


Die Smartec Infrarotsensoren SMTIR9901 und SMTIR9902 sind hochentwickelte vollkommen aus Silizium zusammengesetzte Infrarotsensoren, die aus sogenannten Thermosäulen bestehen. Thermosäulen basieren auf dem Seebeck-Effekt, welcher ein langzeitiger Maßstab für konventionelle Thermoelemente ist. Die Anwendung der Dünnschichttechnik ermöglicht die Herstellung von miniaturisierten und preiswerten Sensorelementen.

 

Klicken Sie hier, um ein größeres Bild zu sehen.

Die Sensoren können zum Messen der Strahlungstemperatur ohne jegliche Verbindung benutzt werden. Für unterschiedliche Bereiche der Strahlungstemperatur stehen verschiedene Filter zur Verfügung. Der Sensor Typ SMTIR9902 enthält einen Temperaturensensor zum Messen der Temperatur des Sensors selbst. Der Sensor ist in einem Standard TO-05 Gehäuse erhältlich und ist mit einem Filter von 5,5 Mikrometern ausgerüstet.

FUNKTIONSBESCHREIBUNG


Die Ausgangsspannung wird durch eine Thermosäule erzeugt, die sich durch eine Reihenschaltung von Thermokontakten, welche sich auf einem Siliziumsubstrat ablagern, bildet. Die heißen Kontakte sind thermisch auf dem Substrat von den kalten Kontakten getrennt, indem eine extrem dünne Membrane geätzt wird. Eine schwarze absorbierende Schicht auf den heißen Kontakten verwandelt die ankommende Strahlung in Wärme. Durch den thermoelektrischen Effekt wird eine Spannung proportional zur Strahlung erzeugt.

 

Die Reaktionsfähigkeit von SMTIR9902 als Resultat der einkommenden Wellenlänge

Wie Sie auf dem oben dargestellten Diagramm erkennen können, ist diese Version hoch empfindlich für IR Strahlungen mit Wellenlängen über 5,5µm. Sichtbares Licht hat Wellelängen im Bereich von 400 nm bis 800 nm, oder 0,4 bis 0,8 µm.

Die verwendeten Thermosäulen werden auf 400 mm Siliziumsubstraten bearbeitet, indem BiSb und NiCr für die Thermokontakte verwendet werden. Für unterschiedliche Strahlungsspektren stehen verschiedene Filter zur Verfügung, um eine optimale Lösung zu erreichen.  

Einfaches und genaues Messen der Temperatur des Sensors kann mit einem eingebauten Temperaturensensor (nur für Typ SMTIR9902) durchgeführt werden.

AUSGANGSSIGNAL


Das Ausgangssignal ist eine Gleichspannung, die sich mit dem Temperaturunterschied zwischen dem Sensor und der Temperatur der sichtbaren Oberfläche erhöht. Realistische Ausgangsspannungen für viele Anwendungen liegen im Bereich zwischen Zehn und Hunderte von Microvolt. Es ist keine einfache Aufgabe, dieses Ausgangssignal richtig zu verstärken und erfordert bestimmte Elektronik, einer der Gründe ist der Ausgangswiderstand des Sensors (50 Kiloohm), welcher den Bias-Strom der meisten Verstärker zu einer entscheidenden Quelle der Ungenauigkeit werden lässt.

DAMIT ZUSAMMENHÄNGENDE PHYSIK


Die erzeugte Spannung wird tatsächlich durch das daraus resultierende Gleichgewicht der Strahlung bestimmt. Dies betreffende wichtige physikalische Gesetze sind das Planck-Gesetz und das Stefan-Boltzmann-Gesetz. Sie finden sehr gute Informationen über die Physik von Infrarotsensoren auf der Everett Infrared and Electro-optic Technology Webseite. Ein sehr zu empfehlender Artikel ist in ihrem Dokument  detector.pdf enthalten.

BILDWINKEL


Der Standard Smartec Infrarotsensor hat einen Bildwinkel von 90°. Es ist eine Version mit einer Siliziumlinse, die einen Bildwinkel von 7° hat, erhältlich. Diese Version hat einen Hochpassfilter, der bei 2µm beginnt.

SUPPORT


All relevant documentation and files (data sheet, application notes, software etc.) for our products can be downloaded from the SUPPORTSHOP page.

 

       



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