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制冷型探测器技术对比

2021-09-05 07:44:00

上一期介绍红外探测芯片文章中，已经介绍了在非制冷红外焦平面探测器芯片上，目前国内红外探测器芯片龙头已经实现了国产完全替代，技术水平稳居国际第一梯队。在制冷型探测器领域，国内参与的玩家就比较少了，主要是各研究院在推进，民企里的参与者目前只有高德红外能比肩国外。

这是因为制冷型红外探测器本质上是一个光子探测器，要发挥其最佳性能，需要在低温制冷。这就增加了其系统的复杂性，造成系统价格居高不下，从而制约了它的应用和发展。目前仅在对灵敏度要求非常高的军事领域和部分工业领域中得到应用。目前第三代制冷型红外光电探测器的材料主要包含HgCdTe、量子阱光探测（QWIPs）、II类超晶格（II-SLs）与量子点光探测（QDIPs）四种。

InfraRed Associates

InfraRed Associates是一家美国供应商，在制冷InSb探测器，液氮制冷/斯特林制冷和热电制冷HgCdTe探测器领域有深厚的技术积累。

（锑化铟探测器—InSb Detectors）

InfraRed Associates的光伏锑化铟探测器，是使用单晶材料台面技术形成p-n结。在这个过程会产生最高质量的光电二极管而显示出在1μm至5.5μm波长范围内优良的电光性能。这些二极管是背景限制（BLIP）的探测器，其性能优化可以通过空间增强（冷却FOV stops）或频谱（冷却干扰滤波器）背景减少。

在InSb制冷探测器上，InfraRed Associates凭借多年积累有着其他厂商难以逾越的技术护城河。

（InfraRed Associates标准光伏铟锑检测器数据）

Lynred

法国Sofradir公司与Ulis公司在2019年合并为Lynred。Sofradir此前是欧洲主要的空间红外探测制造商，是军事、空间、科学和工业应用的关键类别高级红外探测器的领先开发商和制造商。其广泛的红外产品覆盖从可见光、近红外到远红外线的全部光谱。

Lynred前身Sofradir最拿手的技术便是碲镉汞技术，Sofradir基于此技术率先研发了制冷型红外探测器，并且提供不同的制冷器结构布局以应对系统不同的机械和制冷需求。后面逐渐增加了锑化铟（InSb）、铟镓砷（InGaAs）和量子阱红外光电探测器技术。

（Lynred Daphnis制冷型红外探测器）

Daphnis HD-MW基于此前Sofradir成熟的碲镉汞技术技术构建，是LYNRED提供的最小像素间距产品，可以适用于所有16：9的高清格式应用。RM2，RM3，K508N冷却器均可以用于此系列。

Daphnis系列的阵列可操作性高达99.8%，帧率输出可以高达85Hz的全帧率。在293K，70%井填充，2.7 Me-的工况下NETD为20mK，灵敏度很高。

高德红外

在上一期非制冷型的已经介绍了高德红外已经拥有高性能非制冷探测器、制冷型碲镉汞及二类超晶格红外探测器三条核心器件批产线，是国际少有的具备三类器件研产能力的厂家。能批量生产制冷型探测器高德红外也是国内民企的独一份了。

（高德红外制冷型MCT中波系列产品）

MCT中波系列均为碲镉汞制冷型探测器。C1212M中波阵列规格为1280X1024，像元间据为12μm，是国内首创高清中波制冷红外探测器，有更广的视角，更远的视距，以及更为小巧紧凑的整机设计。在像元间距为12μm情况下，NETD仍能做到小于20mK，灵敏度可见一斑。上图系列产品中，有效像元率均大于99.5%，而最佳的NETD可低至8mK。

同为碲镉汞制冷型探测器，对比上文Lynred Daphnis系列，可见高德红外技术实力比起国外厂商也不逞多让。在像元间距更小的情况下甚至灵敏度还能比Daphnis做得更高。

另外，高德红外的“Ⅱ类超晶格”制冷型红外探测器在国内首次实现同时输出的中长波双色红外焦平面探测器，填补了国内该领域空白，技术指标也位列国际领先水平。