Glede na klasifikacijo lahko infrardeče senzorje razdelimo na toplotne senzorje in fotonske senzorje.

Termični senzor

Toplotni detektor uporablja zaznavni element za absorbiranje infrardečega sevanja, da povzroči dvig temperature, ki ga nato spremljajo spremembe določenih fizikalnih lastnosti. Merjenje sprememb teh fizikalnih lastnosti lahko meri energijo ali moč, ki jo absorbira. Poseben postopek je naslednji: prvi korak je absorbiranje infrardečega sevanja s toplotnim detektorjem, da povzroči dvig temperature; drugi korak je uporaba nekaterih temperaturnih učinkov termičnega detektorja za pretvorbo dviga temperature v spremembo električne energije. Običajno se uporabljajo štiri vrste sprememb fizičnih lastnosti: tip termistorja, tip termoelementa, piroelektrični tip in pnevmatski tip Gaolai.

# Vrsta termistorja

Ko toplotno občutljiv material absorbira infrardeče sevanje, se temperatura dvigne in vrednost upora se spremeni. Velikost spremembe upora je sorazmerna z absorbirano energijo infrardečega sevanja. Infrardeči detektorji, izdelani s spreminjanjem upora, potem ko snov absorbira infrardeče sevanje, se imenujejo termistorji. Termistorji se pogosto uporabljajo za merjenje toplotnega sevanja. Obstajata dve vrsti termistorjev: kovinski in polprevodniški.

R(T)=AT−CeD/T

R(T): vrednost upora; T: temperatura; A, C, D: konstante, ki se spreminjajo glede na material.

Kovinski termistor ima pozitiven temperaturni koeficient upora, njegova absolutna vrednost pa je manjša kot pri polprevodniku. Razmerje med odpornostjo in temperaturo je v bistvu linearno in ima močno odpornost na visoke temperature. Večinoma se uporablja za merjenje simulacije temperature;

Polprevodniški termistorji so ravno nasprotno, uporabljajo se za zaznavanje sevanja, kot so alarmi, protipožarni sistemi ter iskanje in sledenje toplotnih radiatorjev.

# Vrsta termoelementa

Termočlen, imenovan tudi termočlen, je najzgodnejša termoelektrična detektorska naprava, njen princip delovanja pa je piroelektrični učinek. Stičišče, sestavljeno iz dveh različnih materialov prevodnika, lahko na stičišču ustvari elektromotorno silo. Konec termočlena, ki sprejema sevanje, se imenuje vroč konec, drugi konec pa hladen konec. Tako imenovani termoelektrični učinek, to je, če sta ta dva različna materiala prevodnika povezana v zanko, ko je temperatura na obeh spojih različna, bo v zanki nastal tok.

Za izboljšanje absorpcijskega koeficienta je na vročem koncu nameščena folija iz črnega zlata, ki tvori material termoelementa, ki je lahko kovinski ali polprevodniški. Struktura je lahko linija ali trak v obliki entitete ali tanek film, izdelan s tehnologijo vakuumskega nanašanja ali fotolitografsko tehnologijo. Entitetni termočleni se večinoma uporabljajo za merjenje temperature, tankoplastni termočleni (sestavljeni iz številnih termočlenov v seriji) pa se večinoma uporabljajo za merjenje sevanja.

Časovna konstanta infrardečega detektorja s termočlenom je razmeroma velika, zato je odzivni čas razmeroma dolg, dinamične lastnosti pa razmeroma slabe. Frekvenca spremembe sevanja na severni strani mora biti na splošno pod 10 HZ. V praktičnih aplikacijah je več termoelementov pogosto povezanih zaporedno, da tvorijo termoelement za zaznavanje intenzivnosti infrardečega sevanja.

# Piroelektrični tip

Piroelektrični infrardeči detektorji so izdelani iz piroelektričnih kristalov ali "feroelektrikov" s polarizacijo. Piroelektrični kristal je vrsta piezoelektričnega kristala, ki ima necentrosimetrično strukturo. V naravnem stanju središča pozitivnega in negativnega naboja ne sovpadajo v določenih smereh in na površini kristala nastane določena količina polariziranih nabojev, kar imenujemo spontana polarizacija. Ko se temperatura kristala spremeni, lahko povzroči premik središča pozitivnih in negativnih nabojev kristala, zato se polarizacijski naboj na površini ustrezno spremeni. Običajno njegova površina zajame lebdeče naboje v ozračju in vzdržuje električno ravnovesno stanje. Ko je površina feroelektrika v električnem ravnovesju, ko infrardeči žarki obsevajo njeno površino, temperatura feroelektrika (plošče) hitro naraste, intenzivnost polarizacije hitro pade in vezani naboj se močno zmanjša; medtem ko se lebdeči naboj na površini spreminja počasi. V notranjem feroelektričnem telesu ni sprememb.

V zelo kratkem času od spremembe intenzitete polarizacije, ki jo povzroči sprememba temperature, do ponovnega električnega ravnotežja na površini, se na površini feroelektrika pojavijo odvečni lebdeči naboji, kar je enakovredno sprostitvi dela naboja. Ta pojav imenujemo piroelektrični učinek. Ker traja veliko časa, da prosti naboj nevtralizira vezani naboj na površini, traja več kot nekaj sekund, relaksacijski čas spontane polarizacije kristala pa je zelo kratek, približno 10-12 sekund, zato je piroelektrični kristal se lahko odzove na hitre temperaturne spremembe.

# Gaolai pnevmatski tip

Ko plin absorbira infrardeče sevanje pod pogojem vzdrževanja določene prostornine, se bo temperatura povečala in tlak se bo povečal. Velikost povečanja tlaka je sorazmerna z močjo absorbiranega infrardečega sevanja, zato je mogoče izmeriti moč absorbiranega infrardečega sevanja. Infrardeči detektorji, izdelani po zgornjih načelih, se imenujejo detektorji plina, cev Gao Lai pa je tipičen detektor plina.

Fotonski senzor

Fotonski infrardeči detektorji uporabljajo določene polprevodniške materiale za ustvarjanje fotoelektričnih učinkov pod obsevanjem infrardečega sevanja, da spremenijo električne lastnosti materialov. Z merjenjem sprememb električnih lastnosti je mogoče določiti jakost infrardečega sevanja. Infrardeči detektorji, ki jih ustvari fotoelektrični učinek, se skupaj imenujejo fotonski detektorji. Glavne lastnosti so visoka občutljivost, hitra odzivnost in visoka odzivna frekvenca. Toda na splošno mora delovati pri nizkih temperaturah, pas zaznavanja pa je relativno ozek.

Glede na princip delovanja fotonskega detektorja ga lahko na splošno razdelimo na zunanji fotodetektor in notranji fotodetektor. Notranje fotodetektorje delimo na fotoprevodne detektorje, fotovoltaične detektorje in fotomagnetoelektrične detektorje.

# Zunanji fotodetektor (PE naprava)

Ko svetloba vpade na površino določenih kovin, kovinskih oksidov ali polprevodnikov, lahko površina oddaja elektrone, če je energija fotona dovolj velika. Ta pojav se s skupnim imenom imenuje fotoelektronska emisija, ki spada med zunanje fotoelektrične učinke. Fotocevke in fotopomnoževalne cevi spadajo v to vrsto fotonskih detektorjev. Hitrost odziva je visoka, hkrati pa ima izdelek fotopomnoževalne cevi zelo visoko ojačanje, ki se lahko uporablja za merjenje enega fotona, vendar je razpon valovnih dolžin razmeroma ozek, najdaljši pa je le 1700 nm.

# Fotoprevodni detektor

Ko polprevodnik absorbira vpadne fotone, se nekateri elektroni in luknje v polprevodniku spremenijo iz neprevodnega stanja v prosto stanje, ki lahko prevaja elektriko, s čimer se poveča prevodnost polprevodnika. Ta pojav imenujemo učinek fotoprevodnosti. Infrardeči detektorji, narejeni s fotoprevodnim učinkom polprevodnikov, se imenujejo fotoprevodni detektorji. Trenutno je to najbolj razširjena vrsta detektorja fotonov.

# Fotovoltaični detektor (PU naprava)

Ko je infrardeče sevanje obsevano na PN spoju določenih struktur polprevodniškega materiala, se pod delovanjem električnega polja v PN spoju prosti elektroni v območju P premaknejo v območje N, luknje v območju N pa se premaknejo v območje N. P območje. Če je PN spoj odprt, se na obeh koncih PN spoja ustvari dodaten električni potencial, imenovan fotoelektromotorska sila. Detektorji, izdelani z uporabo učinka fotoelektromotorne sile, se imenujejo fotonapetostni detektorji ali spojni infrardeči detektorji.

# Optični magnetoelektrični detektor

Magnetno polje je uporabljeno bočno na vzorec. Ko površina polprevodnika absorbira fotone, se nastali elektroni in luknje razpršijo v telo. Med postopkom difuzije so elektroni in luknje zamaknjeni na oba konca vzorca zaradi učinka stranskega magnetnega polja. Obstaja potencialna razlika med obema koncema. Ta pojav se imenuje opto-magnetoelektrični učinek. Detektorji s foto-magnetoelektričnim učinkom se imenujejo foto-magneto-električni detektorji (imenovani naprave PEM).