DE3520936C2 - Eindimensionale pyroelektrische Sensor-Anordnung - Google Patents
Eindimensionale pyroelektrische Sensor-AnordnungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine eindimensionale
pyroelektrische Sensor-Anordnung mit den Merkmalen des
Oberanspruchs des Anspruchs 1.
Ein pyroelektrisches Material erzeugt aufgrund einer
Temperaturänderung elektrische Ladungen auf seiner
Oberfläche, und ein pyroelektrischer Licht-Sensor, der
ein pyroelektrisches Material enthält, vermag das ein
fallende Licht thermisch nachzuweisen.
Ein pyroelektrischer Infrarot-Sensor hat folgende cha
rakteristische Eigenschaften: Erstens hängt seine
Empfindlichkeit nur schwach von der Wellenlänge des
Lichtes ab. Zweitens spricht er rasch an, und seine
Empfindlichkeit ist bei Raumtemperatur hoch.
Ein pyroelektrischer Sensor wird verwendet als Sensor
linearer Anordnung sowie als einzelner Sensor mit einer
Fühlerfläche. Ein Sensor linearer Anordnung umfaßt eine
Mehrzahl pyroelektrischer Elemente, die linear angeord
net sind. Es ist wünschenswert, daß die Anordnung aus
kleinen pyroelektrischen Elementen besteht, um die
räumliche Auflösung eines optischen Systems zu verbes
sern, in dem der Sensor eingesetzt wird.
Die Fig. 1(a) und Fig. 1(b) zeigen einen Grundriß bzw.
eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1(a)
eines pyroelektrischen Sensors aus dem Stand der Tech
nik vom Typ der linearen Anordnung, der in der JP-A
57-120830 offenbart ist. Ein isolierendes Substrat 1
weist ein Fenster 2 auf. Eine pyroelektrische Sensor-
Anordnung 3, hergestellt aus einem pyroelektrischen
Material wie Bleizirconiumtitanat-Keramiken und Blei
titanat-Keramiken, wird so auf dem Substrat 1 angeord
net, daß sie das Fenster 2 bedeckt und wird mit einem
elektrisch leitenden Klebemittel 4 an dem Substrat 1
befestigt. Die pyroelektrische Sensor-Anordnung 3 be
steht aus einer Mehrzahl pyroelektrischer Elemente 3a,
die durch Spalte 5 voneinander getrennt und entlang der
Längsrichtung des Sensors angeordnet sind. Elektroden
6, 7 sind auf der oberen und unteren Oberfläche jedes
pyroelektrischen Elements 3a ausgebildet. Sämtliche
Elektroden 7 sind elektrisch miteinander verbunden, und
sie sind weiter durch das oben erwähnte, elektrisch
leitende Bindemittel 4 mit einer äußeren Schaltung ver
bunden. Jede Elektrode 6 ist mit einem Eingangsanschluß
einer Treiberschaltung (nicht dargestellt) so verbun
den, daß jedes Ausgangssignal derselben in zeitlicher
Reihenfolge abgenommen werden kann.
Ein pyroelektrischer Sensor vom Typ der linearen An
ordnung, wie er im Vorstehenden bezeichnet ist, hat
Vorteile dahingehend, daß die Bauart der pyroelektri
schen Elemente 3a in Form von Einzelplatten es ermög
licht, ihre Abmessungen leicht zu verkleinern. Weiter
hin läßt sich das Übersprechen zwischen den Elementen
verkleinern und ihre Empfindlichkeit vergrößern, da die
pyroelektrischen Elemente 3a im wesentlichen voneinan
der getrennt sind.
Jedoch weist er die folgenden Probleme auf, die zu
lösen sind. Wegen der Bauart der pyroelektrischen
Elemente 3a in Form von Einzelplatten diffundiert Wärme
stets durch die beiden Enden jedes pyroelektrischen
Elements 3a, so daß nicht in genügendem Maße die
Empfindlichkeit erhöht und das Übersprechen vermindert
werden können.
Aus der US 4 441 023, (vergleiche insbesondere Fig.
1 mit Beschreibung) ist eine eindimensionale pyroelek
trische Sensoranordnung (10) auf einer Grundplatte
(20), eine Mehrzahl Streifenelemente aus pyroelek
trischem Material (8, 9) mit einem wärmeempfindlichen
Bereich an einem freien Ende derselben (vergleiche in
Spalte 4, Zeile 49 ff.), wobei sie jeweils an dem
anderen Ende der Grundplatte (20) gehalten werden, so
daß sie eine integrierte Struktur mit der Grundplatte
(20) bilden und ein paar Nachweis-Elektroden (11, 13,-
15, 17), das auf dem wärmeempfindlichen Bereich des
freien Endes jedes Streifenelementes gebildet ist,
bekannt.
Die DE 20 17 067 B2 betrifft einen pyroelektrischen
Detektor. Dieser pyroelektrische Infrarotdetektor für
die Wahrnehmung von Infrarotenergie in einem Gesichts
feld ist gekennzeichnet durch
- a) eine Schicht (12) aus pyroelektrischem Material,
- b) eine gemeinsame Elektrode (14) auf einer Seite dieser Schicht (12) aus dem pyroelektrischen Material, die für die infrarote Strahlung, welche auf sie auf fällt, transparent ist und die dieser einfallenden Strahlung zugekehrt ist,
- c) eine Vielzahl von einzelnen Feldbegrenzungselek troden (15), die auf der Schicht (12) aus dem pyro elektrischen Material und zwar auf der der gemeinsamen Elektrode abgewandten Seite dieser Schicht (12) ange ordnet sind und
- d) Ausgangsleitungen (16, 24, 32), die mit der gemein samen Elektrode (14) und der Vielzahl von einzelnen Feldbegrenzungselektroden (15) verbunden sind.
In der US 3 453 432 wird ein pyroelektrischer
Strahlungsdetektor beschrieben, der Kompensations
einrichtungen gegen Umwelttemperaturveränderungen
aufweist. Der pyroelektrische Detektor ist versehen mit
einem ersten pyroelektrischen Detektor und einem
kompensierenden pyroelektrischen Detektor des gleichen
temperaturempfindlichen kristallinen Materials, das
zwischen zwei leitfähigen Elektroden eingebettet ist,
wobei eine der Elektroden eine übliche ist. Der erste
pyroelektrische Detektor und der kompensierende pyro
elektrische Detektor sind einander gegenüber polari
siert und parallel geschaltet um Umwelttemperatur-
Schwankungen auszugleichen.
Die GB 2 034 115 A betrifft Verbesserungen eines pyro
elektrischen Detektors. Insbesondere beschrieben wird
ein pyroelektrischer Detektor, der ein Element eines
pyroelektrischen Materials mit zwei Bereichen aufweist,
die parallel miteinander verbunden sind, wobei eine
aktiv ist und die andere gegenüber Infrarot-Bestrahlung
relativ inaktiv ist. Eine dritte Region, die in Serie
mit den anderen beiden Regionen geschaltet ist, ist
entgegengesetzt polarisiert und ebenfalls aktiv in
Bezug auf Infrarot-Bestrahlung.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen pyroelek
trischen Sensor vom Typ der linearen Anordnung bereit
zustellen, der höhere Empfindlichkeit und geringeres
Übersprechen aufweist.
Dies wird mit einer eindimensionalen pyroelektrischen Sensor-Anordnung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im
Folgenden anhand von Beispielen und unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1(a) und Fig. 1(b) zeigen einen Grundriß bzw. eine
Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1(a) eines
pyroelektrischen Sensors aus dem Stand der Technik vom
Typ der linearen Anordnung.
Fig. 2(a) und Fig. 2(b) zeigen eine Grundrißansicht von
oben bzw. von rückwärts eines pyroelektrischen Sensors
einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung. Fig. 2(c) und Fig. 2(d) zeigen einen Aufriß
und eine Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 2(c)
eines pyroelektrischen Sensors, der an einem
Träger befestigt ist.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht in einem
Stadium im Verfahren zur Herstellung einer ersten
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für ein Diagramm einer
Treiberschaltung.
Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel für ein Diagramm
einer Treiberschaltung.
Fig. 6(a), Fig. 6(b) und Fig. 6(c) zeigen eine Grund
rißansicht von oben, eine Schnittansicht längs der
Linie C-C in Fig. 6(a) bzw. eine Schnittansicht längs
der Linie D-D in Fig. 6(b) einer zweiten Ausführungs
form gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine Grundrißansicht von oben einer drit
ten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8(a) und Fig. 8(b) zeigen eine Grundrißansicht von
oben bzw. eine fragmentarische perspektivische Ansicht
einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 8(c) zeigt eine Grundrißansicht von oben für ein
anderes Beispiel einer vierten Ausführungsform gemäß
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9(a) und Fig. 9(b) zeigen jeweils ein Beispiel für
ein Diagramm einer Treiberschaltung.
Fig. 10(a), Fig. 10(b) und Fig. 10(c) zeigen eine
Grundrißansicht von oben, eine Grundrißansicht von
rückwärts bzw. eine fragmentarische perspektivische
Ansicht einer fünften Ausführungsform gemäß der vor
liegenden Erfindung.
Fig. 11(a) und Fig. 11(b) zeigen jeweils ein Beispiel
für eine Treiberschaltung.
Fig. 12(a), Fig. 12(b) und Fig. 12(c) zeigen eine
Grundrißansicht von oben, eine Grundrißansicht von
rückwärts bzw. eine fragmentarische perspektivische
Ansicht einer sechsten Ausführungsform gemäß der vor
liegenden Erfindung.
Fig. 13 zeigt eine fragmentarische perspektivische An
sicht einer siebten Ausführungsform gemäß der vorlie
genden Erfindung.
Fig. 14 zeigt ein Beispiel für eine Treiberschaltung.
Fig. 15(a), Fig. 15(b) und Fig. 15(c) sind eine frag
mentarische perspektivische Ansicht, eine fragmentari
sche Grundrißansicht von oben bzw. eine fragmentarische
Aufrißansicht einer achten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 16 zeigt ein Beispiel für eine Treiberschaltung.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen die
gleichen oder einander in den verschiedenen Darstellun
gen entsprechenden Teile.
Fig. 2(a) bis (d) zeigen eine erste Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2(a) und Fig.
2(b) zeigen eine Grundrißansicht von oben bzw. von
rückwärts eines pyroelektrischen Sensors 11 vom Typ
einer linearen Anordnung. Fig. 2(c) und Fig. 2(d) zeigen
einen Aufriß und eine Schnittansicht längs der Linie
B-B in Fig. 2(c) des pyroelektrischen Sensors, der an
einem Träger 18 befestigt ist.
Der pyroelektrische Sensor 11 umfaßt eine Platte 12 aus
einem pyroelektrischen Material wie einer Bleizirco
niumtitanat-Keramik, einer Bleititan-Keramik und
Lithiumtantalat. Die Platte 12 kann nach einem wohl
bekannten Verfahren hergestellt werden. Sie hat die
Form eines Rechtecks, das sich in Fig. 2(a) bis (d) in
Längsrichtung von links nach rechts ausdehnt. Lange und
enge Räume 13 werden senkrecht durch die Platte 12 hin
durch gebildet, und sie erstrecken sich von der ersten
Seite 12a der Platte 12 halbwegs in Richtung der zwei
ten Seite 12b. Auf diese Weise werden pyroelektrische
Segmente 14 zwischen den Räumen 13 gebildet, und diese
Segmente haben freie Enden an der ersten Seite 12a.
Erste Elektroden 15 werden auf der oberen Oberfläche
der Platte 12 gebildet. Jede erste Elektrode 15 besteht
aus einem Licht empfangenden Teil 15a, der sich nahe
dem freien Ende eines pyroelektrischen Segments 14
befindet, einem Verbindungsteil 15c in der Nähe der
zweiten Seite 12b der Platte 12 und einem Verlänge
rungsteil 15b, der die beiden Teile 15a und 15c mitein
ander verbindet. Ein lichtabsorbierender Film 16 aus
einem Material wie Ni-Cr und Platinschwarz wird genau
auf den Licht empfangenden Teilen 15a gebildet. Der
Licht aufnehmende Teil 15a sowie der geerdete Teil 17a
der Gegenelektrode 17, die im folgenden beschrieben
wird, dienen als Nachweiselektroden zum Erfühlen der
Wärme. Die Verlängerungsteile 15b und die Verbindungs
teile 15c dienen zur Übermittlung eines elektrischen
Signals an eine äußere Treiberschaltung, die im Folgen
den noch erläutert wird.
Alternativ kann an Stelle einer Ausbildung einer licht
absorbierenden Schicht auf dem Licht empfangenden Teil
15a dieser aus einem Material wie etwa einem Ruß-
Anstrich und einem Metallmohr-Material hergestellt
sein. Weiterhin können sowohl der Verlängerungsteil 15b
als auch der Verbindungsteil 15c aus einem solchen
Material wie oben erwähnt hergestellt sein.
Zweite Elektroden 17 werden auf der rückwärtigen Ober
fläche der Platte 12 in Entsprechung zu den ersten
Elektroden 15 gebildet. Eine zweite Elektrode 17 be
steht aus einem Masse-Teil 17a, der sich nahe dem
freien Ende eines pyrolytischen Segments 14 befindet,
einem Verbindungsteil 17c nahe der Seite 12b und einem
Verlängerungsteil 17b, der den Masse-Teil 17a und den
Verbindungsteil 17c miteinander verbindet. Der Verbin
dungsteil 17c ist allen zweiten Elektroden gemeinsam,
und er ist weiterhin verbunden mit einem umgefalteten
Teil 17d, der auf der oberen Oberfläche der Platte 12
ausgebildet ist. Die Verlängerungsteile 17b, die Ver
bindungsteile 17c und der umgefaltete Teil 17d dienen
zur Übermittlung eines elektrischen Signals an eine
Treiberschaltung, die im folgenden noch erläutert wird.
Der Masse-Teil 17a ist gerade dem Licht empfangenden
Teil 15a gegenüber angeordnet und dient als Nachweis-
Elektrode, die mit dem oben genannten, Licht aufnehmen
den Teil 15a ein Paar bildet. Die Verlängerungsteile 17b
und die Verbindungsteile 17c der zweiten Elektroden
17 sind so ausgebildet, daß sie die Verlängerungsteile
15b und die Verbindungsteile 15c der ersten Elektroden
15 nicht überlappen, wie dies in den Fig. 2(a) und 2(b)
dargestellt ist. Diese Anordnung erniedrigt die Kapazi
tät, und dies steigert die Lichtempfindlichkeit.
Der pyroelektrische Sensor 11 ist mit seiner rückwärti
gen Oberfläche um die Seite 12b herum an einem Träger
18 befestigt.
Ein Detektor-Teil 19 besteht aus einem Licht empfangen
den Teil 15a einer ersten Elektrode 15, einem Masse-
Teil 17a, einem pyroelektrischen Material zwischen
diesen und dem lichtabsorbierenden Film 16. Wenn das
Licht auf den Licht absorbierenden Film 16 auftrifft,
treten elektrische Ladungen auf der Oberfläche des
pyroelektrischen Materials auf, und die Menge der er
zeugten Ladungen kann mit Hilfe einer Treiberschaltung
entnommen werden, die im folgenden noch erläutert wird.
Ein pyroelektrischer Sensor mit einer Anordnung vom
linearen Typ, wie oben beschrieben wurde, kann mit
Hilfe der folgenden Schritte erzeugt werden:
- (1) Herstellen einer Platte 12 aus einem pyroelektri schen Material;
- (2) Polieren beider Oberflächen der Platte 12, bei spielsweise auf eine Dicke von 50 µm, wodurch Spiegelebenen erhalten werden;
- (3) Bilden der ersten Elektroden 15 auf der Oberseite der Platte 12;
- (4) Bilden der zweiten Elektroden 17 auf der Rückseite der Platte 12;
- (5) Polarisieren des pyroelektrischen Materials durch Anlegen einer Spannung zwischen einer ersten Elek trode 15 und einer entsprechenden zweiten Elektro de 17; die Polarisierungsrichtung ist durch die Pfeile in den Fig. 2(c) und 2(d) angegeben; die Polarisierungsrichtung kann auch entgegengesetzt sein;
- (6) Legen einer Mehrzahl von Platten 12 und Befestigen derselben mit Wachs, wie dies in Fig. 3 darge stellt ist;
- (7) Ausbilden von Spalten für Räume 13, beispielswei se mit Hilfe einer Substratzerteilersäge, durch Laserstrahl-Schneiden, chemisches Ätzen, Plasma- Ätzen oder durch chemisches Ätzen und Laserstrahl- Schneiden;
- (8) Trennen der Platten 12 in die einzelnen Platten 12;
- (9) Bilden des lichtabsorbierenden Films 16 auf jedem der Licht empfangenden Teile 15a;
- (10) Anbringen von Anschlußdrähten an jedem der verbin denden Teile 15c der ersten Elektroden 15 und an dem umgefalteten Teil 17d mit Hilfe eines Verbin dungsverfahrens.
Die Schritte für die Herstellung eines pyroelektrischen
Sensors können auch wie folgt nacheinander durchgeführt
werden:
(1)-(2)-(6)-(7)-(8)-(3)-(4)-(5)-(9)- (10) oder (1)-(2)-(3)-(4)-(6)-(7)-(8)-(5)-(9)- (10).
(1)-(2)-(6)-(7)-(8)-(3)-(4)-(5)-(9)- (10) oder (1)-(2)-(3)-(4)-(6)-(7)-(8)-(5)-(9)- (10).
Der Schritt (6) (Fig. 3) ermöglicht die Herstellung
einer großen Menge pyroelektrischer Platten 12 durch
Stapeln eine größeren Zahl von Platten 12 übereinander
und Bilden der Räume 13.
Der pyroelektrische Sensor mit einer Anordnung des
linearen Typs kann wie folgt betrieben werden:
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Treiberschaltung. Ein Verbindungsteil 15c (Ausgangsanschluß) einer ersten Elektrode 15 wird mit einer Gatt-Elektrode (gate electrode) G eines Feldeffekt-Transistors FET und über einen Widerstand Rg mit Masse (Erde) verbunden. Eine Gleichspannung wird an die Kollektor-Elektrode (drain electrode) D des FET angelegt, und ein Widerstand Rs wird mit der Emitter-Elektrode (source electrode) S des FET und der Masse verbunden. Das Ausgangssignal (Ch₁, Ch₂ . . .) wird von der Emitter-Elektrode S abgenommen. Auf der anderen Seite wird der Masse-Teil 17a einer zweiten Elektrode 17 über den Verbindungsteil 17c und den umgefalteten Teil 17d mit der Masse verbunden.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Treiberschaltung. Ein Verbindungsteil 15c (Ausgangsanschluß) einer ersten Elektrode 15 wird mit einer Gatt-Elektrode (gate electrode) G eines Feldeffekt-Transistors FET und über einen Widerstand Rg mit Masse (Erde) verbunden. Eine Gleichspannung wird an die Kollektor-Elektrode (drain electrode) D des FET angelegt, und ein Widerstand Rs wird mit der Emitter-Elektrode (source electrode) S des FET und der Masse verbunden. Das Ausgangssignal (Ch₁, Ch₂ . . .) wird von der Emitter-Elektrode S abgenommen. Auf der anderen Seite wird der Masse-Teil 17a einer zweiten Elektrode 17 über den Verbindungsteil 17c und den umgefalteten Teil 17d mit der Masse verbunden.
Wenn auf den (in Fig. 4 aus Gründen der Übersichtlich
keit nicht eingezeichneten) lichtabsorbierenden Film 16
Licht auftrifft, steigt die Temperatur des pyroelektri
schen Materials in dem Detektor-Teil 19, und auf der
Oberfläche des pyroelektrischen Materials treten elek
trische Ladungen auf. Die Menge dieser Ladungen hängt
von der Temperaturdifferenz zwischen dem pyroelektri
schen Material und der Umgebung ab. Dann fließt ein
Strom durch den Widerstand Rg und erzeugt an Rg einen
Spannungsabfall. Der Spannungsabfall wird als der Span
nungsabfall, dem die gleichgerichtete Vorspannung über
lagert ist, an dem Widerstand Rs durch eine Emitter-
Folgeschaltung des FET abgenommen, die den Scheinwider
stand (Impedanz) des Eingangssignals von der Emitter-
Elektrode S umformt.
Wenn das Licht auf die gesamte Fläche des pyroelektri
schen Sensors 11 fällt, liefert auf diese Weise jeder
Kanal Ch₁, Ch₂, . . ., Chn ein Ausgangssignal. Wenn ande
rerseits das Licht nur auf einen Teil des pyroelektri
schen Sensors 11 auftrifft, erscheinen Ausgangssignale
nur von den Kanälen, die den beleuchteten Teilen ent
sprechen.
Wenn ein Lichtstrahlung abgebendes Material ortsfest
ist, sollte über den ersten Elektroden 15 oberhalb der
oberen Oberfläche des pyroelektrischen Sensors 11 ein
Zerhacker (Chopper) angebracht werden. Weiterhin sollte
ein Temperaturkorrektur-Sensor angebracht werden, um
die Temperaturdifferenz zwischen dem pyroelektrischen
Material und der Umgebung nachzuweisen. Wenn anderer
seits das Material sich bewegt oder die Intensität der
von dem Material emittierten Strahlung variiert, wird
ein Chopper nicht benötigt.
Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel für eine Treiber
schaltung, die einen pyroelektrischen Sensor in zeit
licher Serie betreiben kann. In dieser Schaltung sind
die Verbindungsteile 15c (Ausgangsanschlüsse) der
ersten Elektroden 15 jeweils über Schalter S₁, S₂, . . .,
Sn mit den Gatt-Elektroden G von FETen verbunden, und
die betreffende Gatt-Elektrode G ist über einen Wider
stand Rs mit der Masse verbunden. Eine Gleichspannung
wird an die Kollektor-Elektroden D der FETen angelegt.
Die Emitter-Elektroden S sind über einen gemeinsamen
Widerstand Rs mit der Masse verbunden, und der Span
nungsabfall an Rg wird als der Spannungsabfall, dem die
gleichgerichtete Vorspannung überlagert ist, an dem
Widerstand Rs durch eine Emitter-Folgeschaltung des FET
abgenommen, die den Scheinwiderstand (Impedanz) des
Eingangssignals von der Emitter-Elektrode S umformt.
Wenn auf den (in Fig. 5 aus Gründen der Übersichtlich
keit nicht eingezeichneten) lichtabsorbierenden Film 16
Licht auftrifft, werden in dem pyroelektrischen Mate
rial zwischen den Licht empfangenden Teilen 15a gerade
unterhalb des lichtabsorbierenden Films 16 und den ent
sprechenden Masse-Teilen 17a in Abhängigkeit von der
Temperatur elektrische Ladungen erzeugt. Wenn Schalter
S₁, S₂, . . ., Sn nacheinander geschlossen und geöffnet
werden, fließt ein Strom durch den Widerstand Rg, der
mit dem geschlossenen Schalter verbunden ist, und die
Spannung fällt an dem Widerstand Rg ab durch eine
Emitter-Folgeschaltung des FET, die die Impedanz des
Signals umformt. So wird in zeitlicher Abfolge ein
Wechselspannungssignal als der von der gleichgerichte
ten Vorspannung über lagerte Spannungsabfall an Rs ab
genommen. Wenn das Licht nur auf einen Teil des pyro
elektrischen Sensors auftrifft, erscheinen Ausgangs
signale nur bei den beleuchteten Teilen.
Wenn ein Lichtstrahlung abgebendes Material ortsfest
ist, sollte über den ersten Elektroden 15 oberhalb der
oberen Oberfläche des pyroelektrischen Sensors 11 ein
Chopper angebracht werden. In diesem Falle muß der
Zeitraum, in dem die Schalter S₁, S₂, . . ., Sn nachein
ander geschlossen werden, wesentlich kürzer, d. h. die
Abtastgeschwindigkeit sehr viel größer sein als die
Zerhacker-Geschwindigkeit des Choppers.
Wenn andererseits das Material sich bewegt oder die
Intensität der von dem Material emittierten Strahlung
variiert, sollte die Abtastgeschwindigkeit sehr viel
größer sein als die Bewegungsgeschwindigkeit des Mate
rials oder die Geschwindigkeit der Änderung der Strah
lungsintensität.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind
die pyroelektrischen Segmente 14 Ausleger, so daß die
Wärme nur durch das eine Ende der pyroelektrischen Seg
mente 14 fließt. Hierdurch wird der Wärmeverlust ver
ringert und die Empfindlichkeit verbessert. Weiterhin
wird das Übersprechen (cross-talk) aufgrund thermischer
Diffusion unterdrückt, da die pyroelektrischen Segmente
14 durch die Räume 13 voneinander getrennt sind.
Fig. 6(a), Fig. 6(b) und Fig. 6(c) zeigen eine Grund
rißansicht, eine Aufrißansicht längs der Linie C-C in
Fig. 6(a) bzw. eine Schnittansicht längs der Linie D-D
in Fig. 6(b) einer zweiten Ausführungsform 21 gemäß der
vorliegenden Erfindung. Diese zweite Ausführungsform 21
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform 11
nur durch die Form der pyroelektrischen Segmente 24
oder der Räume 23. Die Räume 23 sind in der Platte 12
so ausgebildet, daß die Querschnittsfläche des pyro
elektrischen Segments 24 verringert wird, auf der der
Verlängerungsteil 15b gebildet wird. Dadurch wird im
Vergleich zu der ersten Ausführungsform 11 der Wärme
verlust von dem pyroelektrischen Segment 24 weiter
herabgesetzt, und auch das Übersprechen aufgrund ther
mischer Diffusion wird unterdrückt.
Fig. 7 zeigt eine Grundrißansicht von oben einer drit
ten Ausführungsform 31 gemäß der vorliegenden Erfin
dung. Ein Detektor-Teil 29 umfaßt einen lichtabsorbie
renden Teil 15a einer ersten Elektrode, einen (nicht
eingezeichneten) Masse-Teil 17a, pyroelektrisches Mate
rial des pyroelektrischen Segments 34 zwischen diesen
und einen lichtabsorbierenden Film 16 über dem licht
absorbierenden Teil 15a. Pyroelektrische Segmente 34
erstrecken sich abwechselnd in Richtung zu der Seite
12a hin oder zu der Seite 12b hin. Dies bedingt, daß
die Verbindungsteile 15c ebenfalls abwechselnd in der
Nähe der Seite 12b und in der Nähe der Seite 12a ange
ordnet sind. Wie aus Fig. 2(b) zu unterstellen ist,
werden die zweiten Elektroden 17 mit einem Masse-Teil
17a, einem Verlängerungsteil 17b und einem Verbindungs
teil 17c auf der rückwärtigen Oberfläche der Platte 12
gebildet, und sie werden mit einem umgefalteten Teil
17d verbunden, der auf der Oberfläche der Oberseite der
Platte 12 gebildet ist. Auf diese Weise werden die
Detektor-Teile 29 linear entlang der Mittellinie der
Platte 12 zwischen den Seiten 12a und 12b angeordnet.
Der Verlust von Wärme von den pyroelektrischen Segmen
ten 24 nimmt weiter ab, und das Übersprechen aufgrund
thermischer Diffusion wird im Vergleich zu demjenigen
der ersten Ausführungsform 11 ebenfalls weiter unter
drückt.
Da die Verbindungsteile 15c alternierend gebildet wer
den, kann die Fläche eines Verbindungsteils 15c breiter
gemacht werden. Infolgedessen können die Leitungsdrähte
leicht mit den Verbindungsteilen 15c verbunden werden.
Weiterhin können die Verbindungsteile 15c dicht ange
ordnet werden.
Fig. 8(a) und Fig. 8(b) zeigen eine Grundrißansicht
bzw. eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer
vierten Ausführungsform 41 gemäß der vorliegenden Er
findung. Fig. 8(c) zeigt eine Grundrißansicht eines
modifizierten Beispiels einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform werden pyroelektrische Seg
mente 14 parallel zueinander, getrennt durch spalt
artige Räume 13, gebildet. Sowohl die ersten Elektroden
45 als auch die zweiten Elektroden 47 der gleichen
Breite sind auf derselben Ebene eines pyroelektrischen
Segments 14 parallel zueinander, durch einen Zwischen
raum getrennt, angeordnet. Eine erste Elektrode 45 er
streckt sich von dem freien Ende des pyroelektrischen
Segments 14 bis in die Nachbarschaft der Seite 12b.
Andererseits erstreckt sich eine zweite Elektrode 47
von dem freien Ende des pyroelektrischen Segments 14
bis zu der Seite 12b, und die Enden sämtlicher zweiten
Elektroden 47 sind entlang der Seite 12b miteinander
verbunden. Ein lichtabsorbierender Film 46 wird auf
einem Teil einer ersten Elektrode 45 nahe dem freien
Ende gebildet. Eine Gegenelektrode 40 wird auf der
Rückseite des pyroelektrischen Segments 14 gegenüber
beiden Teilen der ersten Elektrode 45 gebildet, auf dem
der lichtabsorbierende Film 46 gebildet ist, und ein
entsprechender Teil einer zweiten Elektrode 47 wird zu
dem oben genannten Teil parallel gelegt, wie in Fig.
8(b) dargestellt ist. Ein Detektor-Teil 49 besteht aus
einem lichtabsorbierenden Teil 46, den vorerwähnten
Teilen einer ersten Elektrode 45 und einer zweiten
Elektrode 47, einer Gegenelektrode 40 und pyroelektri
schen Materialien zwischen ihnen.
Die Polarisationsrichtung des pyroelektrischen Mate
rials wird durch die Pfeile in Fig. 8(b) bezeichnet;
sie kann jedoch auch entgegengesetzt sein.
Ein Detektor für Schwingungsrauschen wird nahe dem
freien Ende eines pyroelektrischen Elements 14 gebil
det, wie im folgenden erläutert wird.
Alternativ kann der lichtabsorbierende Film 46 nahe dem
freien Ende einer zweiten Elektrode 47 gebildet werden,
wie in Fig. 8(c) gezeigt ist.
Es ist wünschenswert, daß eine lichtabschirmende Platte
über die erste oder die zweite Elektrode gelegt wird.
Ein pyroelektrischer Sensor der vierten Ausführungsform
gemäß der Erfindung kann wie folgt betrieben werden:
Fig. 9(a) und Fig. 9(b) zeigen jeweils eine Treiber schaltung für einen einzelnen pyroelektrischen Detek tor, wie er in den Fig. 8(a) bzw. 8(c) dargestellt ist. Eine erste Elektrode 45 ist mit einer Gatt-Elektrode G eines FET verbunden. Ein Widerstand Rg ist zwischen der ersten Elektrode 45 und der entsprechenden zweiten Elektrode 47 angeschlossen, die geerdet ist. Eine Gleichspannung wird an die Kollektor-Elektrode D des FET angelegt, während die Emitter-Elektrode S des FET über einen Widerstand Rs mit der Erde verbunden ist. Das Ausgangssignal wird von der Emitter-Elektrode S abgenommen.
Fig. 9(a) und Fig. 9(b) zeigen jeweils eine Treiber schaltung für einen einzelnen pyroelektrischen Detek tor, wie er in den Fig. 8(a) bzw. 8(c) dargestellt ist. Eine erste Elektrode 45 ist mit einer Gatt-Elektrode G eines FET verbunden. Ein Widerstand Rg ist zwischen der ersten Elektrode 45 und der entsprechenden zweiten Elektrode 47 angeschlossen, die geerdet ist. Eine Gleichspannung wird an die Kollektor-Elektrode D des FET angelegt, während die Emitter-Elektrode S des FET über einen Widerstand Rs mit der Erde verbunden ist. Das Ausgangssignal wird von der Emitter-Elektrode S abgenommen.
Wenn Licht auf die erste Elektrode 45 auftrifft, werden
in dem pyroelektrischen Material zwischen den Elektro
den 40, 45 in Fig. 9(a) Ladungen erzeugt. Dann fließt
durch den Widerstand Rg ein Strom. Der Spannungsabfall
über Rg wird als Spannungsabfall an Rs durch eine Emit
ter-Folgeschaltung des FET abgenommen, die die Impedanz
des Eingangssignals umformt. Dann wird das Wechelstrom-
Signal von der Emitterelektrode S, überlagert von der
gleichgerichteten Vorspannung, abgenommen.
Das pyroelektrische Material wird in der gleichen Rich
tung von der Gegenelektrode 40 zu der ersten Elektrode
45 und der zweiten Eelktrode 47 polarisiert. Dann kann
ein Detektor-Teil 49 als einer mit einer äquivalenten
Schaltung angesehen werden, in der zwei Sensoren mit
umgekehrter Polarität in Reihe verbunden sind.
Wenn Licht auf den Detektor-Teil 49 auftrifft, werden
aufgrund des Unterschieds in der Rate der Lichtabsorp
tion in dem pyroelektrischen Material, das zwischen der
ersten Elektrode 45 und der Gegenelektrode 40 liegt,
mehr elektrische Ladungen erzeugt als in demjenigen,
das zwischen der zweiten Elektrode 47 und der Gegen
elektrode 40 liegt. Dann vermag der Detektor-Teil die
Intensität des einfallenden Lichtes nachzuweisen.
Ein Vorteil der vierten Ausführungsform 41 besteht
darin, daß auf Schwingungen beruhende Signale gelöscht
werden, so daß das Signal/Rausch-Verhältnis S/N ver
bessert wird. Schwingungsrauschen aufgrund von Vibra
tionen entsteht in äquivalenter Weise sowohl für die
erste Elektrode 45 als auch für die zweite Elektrode
47. Da die Polarisationsrichtungen für die erste
Elektrode 45 und für die zweite Elektrode 47 entgegen
gesetzt sind, haben die in der ersten Elektrode 45 und
in der zweiten Elektrode 47 erzeugten elektrischen
Ladungen einander entgegengesetzte Polarität. Aus
diesem Grunde werden auf Schwingungen beruhende Signale
ausgelöscht. Die zweite Elektrode 47 und die Gegen
elektrode 40 bilden einen Detektor für Schwingungs
rauschen.
In dem in Fig. 8(c) dargestellten pyroelektrischen
Sensor 41′ bilden eine erste Elektrode 45 und eine
(nicht eingezeichnete) Gegenelektrode 40 einen Detektor
für Schwingungsrauschen, der Schwingungsrauschen nach
zuweisen vermag.
Fig. 9(a) und Fig. 9(b) zeigen jeweils eine Treiber
schaltung für einen einzelnen Detektor-Teil 49. Zum Be
treiben einer linearen Anordnung von Detektor-Teilen 49
kann eine Treiberschaltung zusammengesetzt werden, wie
dies in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist.
Fig. 10(a), Fig. 10(b) und Fig. 10(c) zeigen eine
Grundrißansicht von oben, eine Grundrißansicht von
rückwärts bzw. eine fragmentarische perspektivische
Ansicht einer fünften Ausführungsform 51 gemäß der vor
liegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterschei
det sich von der ersten Ausführungsform [Fig. 2(a) bis
(c)] in zwei Punkten. Erstens besteht die erste Elek
trode 55 aus zwei parallelen Teilen 55′ und 55′′, die
jeweils die gleiche Breite besitzen und durch einen
Zwischenraum voneinander getrennt sind. Die beiden
Teile 55′ und 55′′ sind in der Nähe der Seite 12b der
Platte 12 miteinander verbunden. Ein lichtabsorbieren
der Film 46 ist auf dem freien Ende entweder des Teils
55′ oder des Teils 55′′ gebildet. Zweitens ist, wie die
Pfeile in Fig. 10(c) zeigen, die Polarisationsrichtung
des pyroelektrischen Segments 14 zwischen dem ersten
Teil 55′ der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode
17 entgegengesetzt zu derjenigen zwischen dem zweiten
Teil 55′′ der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode 17.
Ein Detektor-Teil 59 wird in der Nähe des freien
Endes jedes pyroelektrischen Segments 14 gebildet.
Bei dem Verfahren zur Polarisierung des pyroelektri
schen Materials, wie es im Vorstehenden beschrieben
wurde, werden die beiden Teile 55′ und 55′′ der ersten
Elektrode voneinander getrennt. Zunächst wird eine
Gleichspannung zwischen dem ersten Teil 55′ der ersten
Elektrode und der zweiten Elektrode 17 angelegt, um in
einer Richtung zu polarisieren. Dann wird die Gleichs
pannung zwischen dem zweiten Teil 55′′ der ersten Elek
trode und der zweiten Elektrode 17 angelegt, um in um
gekehrter Richtung zu polarisieren. Danach werden die
beiden Teile 55′ und 55′′ der ersten Elektroden elek
trisch miteinander verbunden.
Es ist wünschenswert, daß eine lichtabschirmende Platte
über den zweiten Teil 55′′ der ersten Elektrode 55 ge
legt wird.
Fig. 11(a) zeigt eine Treiberschaltung für einen ein
zelnen Detektor-Teil 59 einer fünften Ausführungsform,
wie er in den Fig. 10(a) bis (c) dargestellt ist. Die
Schaltung ähnelt derjenigen, die in Fig. 9(a) darge
stellt ist, mit der Ausnahme, daß die beiden Teile 55′
und 55′′ der ersten Elektrode mit der Gatt-Elektrode G
verbunden sind, während die zweite Elektrode 17 geerdet
ist.
Fig. 11(b) zeigt eine Treiberschaltung für einen ein
zelnen Detektor-Teil eines modifizierten Beispiels
einer fünften Ausführungsform, bei dem ein lichtabsor
bierender Film auf der zweiten Elektrode 17 unter dem
freien Ende des ersten Teils 55′ der ersten Elektrode
gebildet ist und das Licht auf der Rückseite einfällt.
Da die in dem lichtabsorbierenden Film 46 absorbierte
Wärme in die zweite Elektrode 17 diffundiert, und zwar
nicht nur in den Teil, auf dem der lichtabsorbierende
Film 46 gebildet ist, sondern auch in den anderen Teil,
wird die Amplitude des Ausgangssignals niedriger, da
die Differenz zwischen den Temperaturen der beiden
Teile der zweiten Elektrode 17 kleiner wird. Aus diesem
Grunde ist die in Fig. 10(a) bis (c) dargestellte Kon
struktion besser als diejenige des in Fig. 11(b) ge
zeigten modifizierten Beispiels.
Ein Vorteil der fünften Ausführungsform 51 besteht
darin, daß auf Schwingungen beruhende Signale gelöscht
werden, so daß das Signal/Rausch-Verhältnis S/N ver
bessert wird. In der fünften Ausführungsform ist ein
Detektor für Schwingungsrauschen aufgebaut aus dem
zweiten Teil 55′′ der ersten Elektrode und der zweiten
Elektrode 17.
Eine Treiberschaltung für eine lineare Anordnung von
Detektor-Teilen gemäß der fünften Ausführungsform kann
aus den in Fig. 11(a) und Fig. 11(b) dargestellten ein
zelnen Treiber-Schaltungen in ähnlicher Weise zusam
mengesetzt werden, wie dies in den Fig. 4 und 5 gezeigt
ist.
Fig. 12(a), Fig. 12(b) und Fig. 12(c) zeigen eine
Grundrißansicht von oben, eine Grundrißansicht von
rückwärts bzw. eine fragmentarische perspektivische
Ansicht einer sechsten Ausführungsform 61 gemäß der
vorliegenden Erfindung. Die prinzipiellen Unterschiede
dieser Ausführungsform von der ersten Ausführungsform
liegen in der Position der zweiten Elektroden 67 und in
dem Vorhandensein von Gegenelektroden 60. Eine zweite
Elektrode 67 wird ebenso wie eine erste Elektrode 65
auf der oberen Seite eines pyroelektrischen Segments 14
gebildet. Ein Licht aufnehmender Teil 65a der ersten
Elektrode 65 ist an dem freien Ende des pyroelektri
schen Segments 14 nahe einer Seite des Segments 14
angeordnet. Der Masse-Teil 67a hat die gleiche Fläche
wie der Licht aufnehmende Teil 65a und ist nahe dem
letzteren Teil 65a und nahe der anderen Seite des Seg
ments 14 angeordnet. Dann erstrecken sich die Verlänge
rungsteile 67b von dem Masse-Teil 67a zu dem gemeinsa
men Verbindungsteil 67c an der Seite 12b der Platte 12.
Eine Gegenelektrode 60 wird auf der rückwärtigen Ober
fläche des pyroelektrischen Segments 14 gebildet. Sie
besteht aus zwei Teilen gerade unterhalb des Licht auf
nehmenden Teils 65a und des Masse-Teils 67a und einem
Verbindungsteil zwischen diesen. Die Polarisationsrich
tung des pyroelektrischen Segments 14 ist durch die
Pfeile in Fig. 12(c) bezeichnet. Sie kann auch umge
kehrt sein.
In diesem Beispiel wird der lichtabsorbierende Film 66
auf dem Licht aufnehmenden Teil 65a gebildet. Ein
Detektor-Teil 69 besteht aus dem Licht aufnehmenden
Teil 65a, dem Masse-Teil 67a, der Gegenelektrode 60,
dem dazwischen liegenden pyroelektrischen Material und
dem lichtabsorbierende Film 66. Da der Licht aufnehmen
de Teil 65a an dem freien Ende des pyroelektrischen
Segments 14 angeordnet ist, diffundiert die Wärme nur
durch das pyroelektrische Segment 14. Aus diesem Grunde
ist die Empfindlichkeit verbessert, und das Überspre
chen wird in wirksamer Weise reduziert.
Ein Vorteil der sechsten Ausführungsform 61 besteht
darin, daß auf Schwingungen beruhende Signale gelöscht
werden, so daß das Signal/Rausch-Verhältnis S/N ver
bessert wird. Ein Detektor für Schwingungsrauschen ist
aufgebaut aus der zweiten Elektrode 67 und der Gegen
elektrode 60.
Es ist wünschenswert, daß eine lichtabschirmende Platte
über die zweiten Elektroden 67 gelegt wird.
Eine in Fig. 4 und 5 dargestellte Treiberschaltung kann
zum Betreiben eines pyroelektrischen Detektors der
sechsten Ausführungsform verwendet werden.
Fig. 13 zeigt eine fragmentarische perspektivische An
sicht eines pyroelektrischen Sensors 71 vom Typ einer
linearen Anordnung entsprechend einer siebten Ausfüh
rungsform 71 gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine
Platte 72 ist zusammengesetzt aus einer ersten pyro
elektrischen Schicht 72a, einer wärmeisolierenden
Schicht 72b und einer zweiten pyroelektrischen Schicht
72c, die jeweils in dieser Reihenfolge aufeinander auf
gebracht werden. Pyroelektrische Segmente 74 werden
durch spaltartige Räume 13 getrennt, die wie in der
ersten Ausführungsform parallel zueinander gebildet
werden. Eine erste Elektrode 75 wird auf der ersten
pyroelektrischen Schicht 72a gebildet, und sie besteht
auf einem Licht aufnehmenden Teil 75a nahe dem freien
Ende des pyroelektrischen Segments 74, einem Verlänge
rungsteil 75b, der sich von dem Licht aufnehmenden Teil
75a zu der Basis der Platte 72 erstreckt, und einem
Verbindungsteil 75c nahe der Seite der Platte 72. Ein
Licht aufnehmender Film 76 ist auf dem Licht aufnehmen
den Teil 75a gebildet. Eine erste Zwischenelektrode 70a
ist auf der rückwärtigen Oberfläche der pyroelektri
schen Schicht 72a gerade unter dem Licht aufnehmenden
Teil 75a gebildet. Eine zweite Elektrode 77 ist auf der
rückwärtigen Oberfläche der zweiten pyroelektrischen
Schicht 72c gebildet, und sie besteht ebenfalls aus
einem Masse-Teil 77a, einem (nicht eingezeichneten)
Verlängerungsteil und einem (nicht eingezeichneten)
Verbindungsteil. Der Masse-Teil 77a ist gegenüber dem
Licht aufnehmenden Teil 75a in entsprechender Position
angeordnet. Der (nicht eingezeichnete) Verbindungsteil
am Ende des Verlängerungsteils ist ähnlich dem Verbin
dungsteil 75c gebildet und mit den benachbarten Ver
bindungsteilen elektrisch verbunden.
Eine zweite Zwischenelektrode 70b ist auf der oberen
Oberfläche der zweiten pyroelektrischen Schicht 72c
gerade über dem Masse-Teil 77a angeordnet.
Eine Verbindungselektrode 70c befindet sich auf der
Seite des freien Endes des pyroelektrischen Segments 74
und verbindet die erste Zwischenelektrode 70a elek
trisch mit der zweiten Zwischenelektrode 70b.
Die Polarisationsrichtungen der pyroelektrischen
Schichten 72a und 72c sind durch die Pfeile in Fig. 13
bezeichnet. Sie können auch umgekehrt sein.
In dem Verfahren zur Herstellung eines pyroelektrischen
Sensors der siebten Ausführungsform werden zuerst eine
erste pyroelektrische Schicht 72a, eine wärmeisolie
rende Schicht 72b und eine zweite pyroelektrische
Schicht 72c hergestellt. Dann werden erste Elektroden
75 und erste Zwischenelektroden 70a auf der ersten
pyroelektrischen Schicht 72a und zweite Elektroden 77
und zweite Zwischenelektroden 70b auf der zweiten pyro
elektrischen Schicht 72c gebildet. Die Schichten werden
übereinandergelegt und mit Hilfe eines Klebemittels
miteinander verbunden. Dann werden Verbindungselektro
den 70c gebildet.
Beim Verfahren zum Polarisieren werden sowohl die
ersten Elektroden 75 als auch die zweiten Elektroden 77
mit dem einen Ausgangsanschluß einer Gleichstromquelle
verbunden, während die Verbindungselektroden 80c mit
dem anderen Ausgangsanschluß verbunden werden. Auf an
dere Weise können vorher polarisierte pyroelektrische
Schichten 72a und 72c mittels einer wärmeisolierenden
Schicht 72b haftend verbunden werden. Auf einem weite
ren Wege können die pyroelektrischen Schichten 72a und
72c und die wärmeisolierende Schicht 72b, die alle vor
her nicht gebrannt waren, durch Laminieren und Brennen
integriert werden.
Pyroelektrische Platten 72 können hergestellt werden,
wie in Fig. 3 gezeigt ist. Zuerst wird eine Mehrzahl
von pyroelektrischen Platten 72 übereinander geschich
tet. Nach dem Fixieren mit Wachs werden spaltartige
Räume 13 hergestellt. Danach werden die pyroelektri
schen Platten 72 voneinander getrennt.
Fig. 14 zeigt eine Treiberschaltung für einen einzelnen
Detektor. Eine erste Elektrode 75a ist mit der Gatt-
Elektrode G eines FET verbunden, während eine zweite
Elektrode 77a geerdet ist. Das Prinzip der Schaltung
ist ähnlich derjenigen, die in Fig. 9(a) dargestellt
ist.
Wenn Licht auf die lichtabsorbierende Schicht 76
trifft, steigt die Temperatur der ersten pyroelektri
schen Schicht 72a unterhalb der lichtabsorbierenden
Schicht 76. Andererseits wird die Diffusion von Wärme
zu der zweiten pyroelektrischen Schicht 72c durch die
wärmeisolierende Schicht 72b verhindert. Da die Äqui
valenzschaltung des Detektor-Teils als umgekehrte
Reihenschaltung zweier pyroelektrischer Sensoren
genommen werden kann, läßt sich das Schwingungsrauschen
auslöschen. Dann kann die Menge der durch das auftref
fende Licht erzeugten Ladungen wirksam nachgewiesen
werden, und das S/N-Verhältnis wird verbessert. Ein
Detektor für Schwingungsrauschen ist aufgebaut aus dem
Masse-Teil 77a der zweiten Elektrode 77 und der zweiten
Zwischenelektrode 70b.
Fig. 15(a), Fig. 15(b) und Fig. 15(c) sind eine frag
mentarische perspektivische Ansicht, eine fragmentari
sche Grundrißansicht und eine fragmentarische Aufriß
ansicht einer achten Ausführungsform 81 gemäß der vor
liegenden Erfindung. Ein prinzipieller Unterschied
dieser Ausführungsform von der in Fig. 13 dargestellten
siebten Ausführungsform besteht darin, daß die Polari
sationsrichtungen der pyroelektrischen Schichten 72a
und 72c die gleichen sind, wie durch die Pfeile in Fig.
15(c) dargestellt ist. Die Richtungen können auch die
entgegengesetzten sein.
Fig. 15(b) zeigt den Verlängerungsteil 87b und den Ver
bindungsteil 87c, die den in Fig. 13 nicht eingezeich
neten Teilen 77b und 77c entsprechen.
Fig. 16 ist eine Treiberschaltung für einen einzelnen
Nachweis-Teil. Für die achte Ausführungsform sind die
erste Elektrode 85 und die zweite Elektrode 87 parallel
mit der Gatt-Elektrode G verbunden, und die Verbin
dungselektrode 70c ist mit Masse verbunden, ähnlich der
Treiberschaltung der Fig. 11(a) für die fünfte Ausfüh
rungsform.
Die Prinzipien der Treiberschaltung sind ähnlich der
jenigen, die in Fig. 10(a) dargestellt ist.
Die erste pyroelektrische Schicht 72a und die zweite
pyroelektrische Schicht 72c sind wie in der siebten
Ausführungsform thermisch gegeneinander isoliert. Aus
diesem Grunde steigt beim Auftreffen von Licht auf den
lichtabsorbierenden Film 76 die Temperatur des Licht
aufnehmenden Teils 85a, jedoch die thermische Diffusion
zu dem geerdeten Teil 87a wird verhindert. Auf diese
Weise kann die Menge der durch das auftreffende Licht
erzeugten Ladungen wirksam nachgewiesen werden. Ande
rerseits wird das Schwingungsrauschen gelöscht. Dem
gemäß wird das S/N-Verhältnis erhöht, die Empfindlich
keit wird verbessert, und das Übersprechen nimmt ab.
Ein Detektor für Schwingungsrauschen ist aufgebaut aus
der zweiten Zwischenelektrode 70b und dem Masse-Teil
87a.
Eine Treiber-Schaltung für einen kompletten Sensor kann
aus der in Fig. 16 dargestellten Schaltung in ähnlicher
Weise zusammengesetzt werden, wie dies in Fig. 4 und 5
dargestellt ist.
Claims (7)
1. Eindimensionale pyroelektrische Sensor-Anordnung aus
einer Grundplatte, einer Mehrzahl Streifenelemente aus
pyroelektrischem Material mit einem wärmeempfindlichen
Bereich an einem freien Ende derselben und einem Paar
Nachweis-Elektroden, das auf dem wärmeempfindlichen
Bereich des freien Endes jedes Streifenelements an
geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Grund
platte und die Streifenelemente aus dem gleichen pyro
elektrischen Material bestehen,
die Streifenelemente integraler Bestandteil der Grund
platte sind und jeweils an dem anderen Ende der Grund
platte gehalten werden.
2. Eindimensionale pyroelektrische Sensor-Anordnung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen
elemente schmal sind, ausgenommen den Bereich, auf dem
die Nachweis-Elektroden angeordnet sind.
3. Eindimensionale pyroelektrische Sensor-Anordnung nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine licht
absorbierende Schicht auf einem der Nachweis-Elek
trodenpaare angeordnet ist.
4. Eindimensionale pyroelektrische Sensor-Anordnung nach
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß schmale leit
fähige Filme auf den Streifenelementen angeordnet sind,
die sich von den Nachweis-Elektroden zu einem Seiten
ende der Grundplatte erstrecken.
5. Eindimensionale pyroelektrische Sensor-Anordnung nach
Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der
Nachweis-Elektroden der Nachweis-Elektrodenpaare
aus zwei Teilen besteht, die elek
trisch miteinander verbunden sind, und die Polarisa
tionsrichtungen des pyroelektrischen Materials zwischen
dem einen Teil der einen Nachweis-Elektrode und der
anderen Nachweis-Elektrode und dem anderen Teil der
einen Nachweis-Elektrode und der anderen Nachweis-
Elektrode antiparallel zueinander sind.
6. Eindimensionale pyroelektrische Sensor-Anordnung nach
Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachweis-
Elektrodenpaar parallel zueinander auf einer Ebene des
Streifenelements ausgebildet ist.
7. Eindimensionale pyroelektrische Sensor-Anordnung nach
Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte
Elektrode auf einer Ebene angeordnet ist, die der Ebene
gegenüberliegt, auf der das Nachweis-Elektrodenpaar
ausgebildet ist.
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