Sensorik/Aktorik
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5.2.2 Thermistorbolometer<br />
• Zeitkonstante bis in den msec-Bereich<br />
• Erhöhung der Sensitivität durch thermische Linsen<br />
• IR-Filter<br />
• Anwendung z.B. im Ohr-Fieberthermometer<br />
• Dünnschicht- oder Thermistorbolometer<br />
5.2.3 Bolometerarrays<br />
• Oberflächenmikromechanik<br />
• Widerstand liegt über dem Ausleseschaltkreis<br />
• Video mit 30 Hz und 0,1 K Auflösung<br />
5.2.4 Pyroelektrische Sensoren<br />
• Strahlung erzeugt Ladungsverschiebung, die über einen Widerstand entladen wird → Wechsellichtverfahren<br />
(Choppen), Bandpaß<br />
• erzeugt Spannung, linear in ∆T<br />
• z.B. aus PZT, LiT aO 3<br />
• Pyroelektrischer Koeffizient steigt mit T stark an<br />
• Auflösung 0,1 K bei 30 Hz<br />
• Arrays möglich, aber teuer<br />
5.3 Photonensensoren<br />
• zählen Photonen ab einer bestimmten Energie, im Gegensatz zu thermischen Sensoren, die die<br />
Energie messen<br />
• innerer Photoeffekt: Anregung eines Elektrons ins Leitungsband direkt (intrinsisch) oder über<br />
Zwischenstufen (extrinsisch, Dotierungsniveaus)<br />
• äußerer Photoeffekt: Emission eines Elektrons auf das Energieniveau des Vakuums<br />
• müssen z.T. extrem gekühlt werden, um thermische Anregung zu vermeiden (4 K), dafür Detektion<br />
bis 120 µm<br />
• Detektivität und Empfindlichkeit sehr hoch (bis 10 8 V/W )<br />
• bis herunter zu 1 µs Ansprechzeit<br />
• limitiert durch Hintergrundstrahlung → BLIP<br />
5.3.1 Photodioden<br />
• Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren durch Anregung eines Elektrons ins Leitungsband<br />
• Trennung durch das elektrische Feld in der Raumladungszone<br />
• Verkleinerung der Raumladungszone und damit des Built-In-Potentials<br />
• Photospannung durch Verschiebung der Ferminiveaus<br />
• maximale Photospannung entspricht Differenz der Ferminiveaus im p- und n-Gebiet<br />
• Vorteil: sehr schnell (bis 0,1 ns bei Si-PIN) bei über 90% Quantenausbeute, aber nur in bestimmtem<br />
Wellenlängenbereich<br />
• Verschiebung der Diodenkennlinie nach unten<br />
• Betrieb eventuell gekühlt, mit IR-Filter (Aufbau S. 115) oder als Array<br />
• Dunkelstrom limitiert Detektivität<br />
• Avalanche-Photodioden: Verstärkung durch Lawineneffekt bei hoher Sperrspannung (Erzeugung<br />
von zusätzlichen Elektronen-Loch-Paaren)<br />
– Quantenausbeute bis 100%, dafür erhöhtes Rauschen<br />
Schottky-Barriere-Sensoren<br />
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