2017年紅外探測器行業概況及現狀分析

　　由於未來作戰環境複雜，紅外探測技術發展面臨嚴峻挑戰，而作為紅外型武器的核心——紅外探測器，正朝著高靈敏、寬譜段、高解析度、低功耗、小型化和智能化的方向發展。以下對2017年紅外探測器行業概況及現狀分析。目前國內從事紅外技術產品研製、生產和經營的單位約有400餘家，從事紅外材料、器件和系統的主要研製單位有：中電11所、兵器211所、8358所、中科院上海技術物理所、205所、航空612所、613所、船舶717所等。大立科技、武漢高德和廣州颯特等已成為國內紅外民品產業的主力軍。初具規模的約有30餘家。

　　由於各種原因，國營單位在民用市場的份額約為5%，大立科技、武漢高德和廣州颯特三家的市場占有率已在60%以上。中國紅外產業用10年的時間從國外行業領先的FLIR、FLUKE等廠商搶回了超過50%的市場份額，初步實現了進口替代的產業目標。

　　目前國產紅外產品性能已經基本接近進口產品，但由於品牌影響力等原因，價格只是進口產品的一半。紅外產品的核心部件主要靠進口，核心技術受制於人。國內企業的競爭力主要體現在總體技術、光學系統、後續電路、圖像處理軟體等方面。當然、人才、管理、市場也是競爭力的一部分。

　　紅外探測器工業明顯分成一個很大的軍用部分和一個很小的商用部分。這兩個部分在成本、技術複雜性、質量和基礎工藝方面存在著顯著的差別。隨著世界範圍內的政治—軍事力量環境的戲劇性變 化,人們對紅外探測器工業轉入商品化市場倍感興趣。

　　2017-2022年中國紅外探測器行業發展前景分析及發展策略研究報告表明，紅外探測技術目前主要分為近紅外、中紅外和遠紅外三種研究領域。

　　其中，中紅外探測技術由於中紅外線的高強度和高穿透性，應用最為廣泛，研究也最為成熟，甚至可以分析物質的分子組成;

　　遠紅外的主要優點就是其穿透性，可用於探測、加熱等，應用也比較廣泛。

　　只有近紅外，由於其強度小，穿透力一般，故長期以來沒有引起重視，只是近些年來才成為研究熱點，因為用近紅外技術可以做某些成分的定量檢測，最關鍵的是還不必破壞試樣。

　　按照探測原理的劃分，目前市場上的紅外探測器產品主要分為兩大類：

　　(一)熱探測器

　　熱探測器吸收紅外輻射後，溫度升高，可以使探測材料產生溫差電動勢、電阻率變化，自發極化強度變化，或者氣體體積與壓強變化等，測量這些物理性能的變化就可以測定被吸收的紅外輻射能量或功率。分別利用上述不同性能可製成多種熱探測器：

　　⑴液態的水銀溫度計及氣動的高萊池(Golaycell)：利用了材料的熱脹冷縮效應。

　　⑵熱電偶和熱電堆：利用了溫度梯度可使不同材料間產生溫差電動勢的溫差電效應。

　　⑶石英共振器非製冷紅外成像列陣：利用共振頻率對溫度敏感的原理來實現紅外探測。

　　⑷測輻射熱計：利用材料的電阻或介電常數的熱敏效應—輻射引起溫升改變材料電阻—用以探測熱輻射。因半導體電阻有高的溫度係數而應用最多，測溫輻射熱計常稱「熱敏電阻」。另外，由於高溫超導材料出現，利用轉變溫度附近電阻陡變的超導探測器引起重視。如果室溫超導成為現實，將是21世紀最引人注目的一類探測器;

　　⑸熱釋電探測器：有些晶體，如硫酸三甘酞、鈮酸鍶鋇等，當受到紅外輻射照射溫度升高時，引起自發極化強度變化，結果在垂直於自發極化方向的晶體兩個外表面之間產生微小電壓，由此能測量紅外輻射的功率。

　　(二)光子探測器

　　光子探測器吸收光子後，本身發生電子狀態的改變，從而引起內光電效應和外光電效應等光子效應，從光子效應的大小可以測定被吸收的光子數。

　　⑴光電導探測器：又稱光敏電阻。半導體吸收能量足夠大的光子後，體內一些載流子從束縛態轉變為自由態，從而使半導體電導率增大，這種現象稱為光電導效應。利用光電導效應製成的光電導探測器分為多晶薄膜型和單晶型兩種。

　　⑵光伏探測器：主要利用p-n結的光生伏特效應。能量大于禁帶寬度的紅外光子在結區及其附近激發電子空穴對。存在的結電場使空穴進入p區，電子進入n區，兩部分出現電位差，外電路就有電壓或電流信號。與光電導探測器比較，光伏探測器背景限探測率大40%，不需要外加偏置電場和負載電阻，不消耗功率，有高的阻抗。

　　⑶光發射-Schottky勢壘探測器：金屬和半導體接觸，形成Schottky勢壘，紅外光子透過Si層被PtSi吸收，使電子獲得能量躍遷至費米能級，留下空穴越過勢壘進入Si襯底，PtSi層的電子被收集，完成紅外探測。

　　⑷量子阱探測器(QWIP)：將兩種半導體材料用人工方法薄層交替生長形成超晶格，在其界面有能帶突變，使得電子和空穴被限制在低勢能阱內，從而能量量子化形成量子阱。利用量子阱中能級電子躍遷原理可以做紅外探測器。因入射輻射中只有垂直於超晶格生長面的電極化矢量起作用，光子利用率低;量子阱中基態電子濃度受摻雜限制，量子效率不高;響應光譜區窄;低溫要求苛刻。

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