热电堆传感器是一种将温度变化转化为电能的装置,被广泛应用于医疗、汽车工业、石油化工等领域,用来测量人体温度、引擎温度、燃气流量等数据。MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技术的蓬勃发展开辟了一个全新的领域和产业,实现了MEMS器件的批量生产与制备。采用该技术制造的硅基热电堆红外传感器在体积、价格和性能各方面都取得了明显的优势,从而推动了MEMS热电堆红外探测器的研究与发展。
热电堆红外传感器原理
热电堆是基于塞贝克效应机理,采用硅基微加工工艺,在硅片支撑层上排布若干对、具有两种具有不同塞贝克系数材料的热电偶,把这些热电偶串联起来,就构成热电堆芯片。串联交接处中温度较高的一端通常被称作“热结”,较低的一端被称作“冷结”,热端与冷端之间形成一定的温差ΔT,材料中载流子沿着温度梯度降低的方向移动,引起电荷积累在冷结处,此时回路中便有温差电动势ΔV产生。此时,即可再通过电路将电动势转换成被测物体的实际温度。由于温差电动势ΔV的大小只取决于材料种类与温差,当热电偶的两种材料都确定后,其大小只和热电偶两端的温度差有关。
红外热电堆传感器应用于体温计、可穿戴设备、智能家居系统。