红外焦平面阵列
红外焦平面阵列原理、分类
1、红外焦平面阵列原理
焦平面探测器的焦平面上排列着感光元件阵列，从无限远处放射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上，探测器将承受到光信号转换为电信号并进展积分放大、采样保持，通过输出缓冲和多路传输系统，最终送达监视系统形成图像。
2、红外焦平面阵列分类
依据制冷方式划分
依据制冷方式，红外焦平面阵列可分为制冷型和非制冷型。制冷型红外焦平面目前主要承受杜瓦瓶/快速起动节流致冷器集成体和杜瓦瓶/斯特林循环致冷器集成体[5]。由于背景温度与探测温度之间的比照度将打算探测器的抱负区分率，所以为了提高探测仪的精度就必需大幅度的降低背景温度。当前制冷型的探测器其探测率到达～1011cmHz1/2W-1，而非制冷型的探测器为～109cmHz1/2W-1，相差为两个数量级。不仅如此，它们的其他性能也有很大的差异，前者的响应速度是微秒级而后者是毫秒级。
依照光辐射与物质相互作用原理划分
依此条件，红外探测器可分为光子探测器与热探测器两大类。光子探测器是基于光子与物质相互作用所引起的光电效应为原理的一类探测器，包括光电子放射探测器和半导体光电探测器，其特点是探测灵敏度高、响应速度快、对波长的探测选择性敏感，但光子探测器一般工作在较低的环境温度下，需要致冷器件。热探测器是基于光辐射作用的热效应原理的一类探测器，包括利用温差电效应制成的测辐射热电偶或热电堆，利用物体体电阻对温度的敏感性制成的测辐射热敏电阻探测器和以热电晶体的热释电效应为依据的热释电探测器。这类探测器的共同特点是：无选择性探测〔对全部波长光辐射有大致一样的探测灵敏度〕，但它们多数工作在室温条件下[6]。
依据构造形式划分
红外焦平面阵列器件由红外探测器阵列局部和读出电路局部组成。因此，依据构造形式分类，红外焦平面阵列可分为单片式和混成式两种[7]。其中，单片式集成在一个硅衬底上，即读出电路和探测器都使用一样的材料，如图1所示。混成式是指红外探测器和读出电路分别选用两种材料，如红外探测器使用HgCdTe，读出电路使用Si。混成式主要分为倒装式〔图2(a)〕和Z平面式〔图2(b)〕两种。
按成像方式划分
红外焦平面阵列分为扫描型和注视型两种，其区分在于扫描型一般承受时间延迟积分〔TDI〕技术，承受串行方式对电信号进展读取；注视型式则利用了二维形成一张图像，无需延迟积分，承受并行方式对电信号进展读取。注视型成像速度比扫描型成像速度快，但是其需要的本钱高，电路也很简单。
依据波长划分
由于运用卫星及其它空间工具，通过大气层对地球外表目标进展探测，只有穿过大气层的红外线才会被探测到。人们觉察了三个重要的大气窗口：1mm～3mm的短波红外、3mm～5mm的中波红外、8mm～14mm的长波红外，由此产生三种不同波长的探测器。
三、读出电路
读出电路是红外焦平面阵列当中的格外重要的环节。对于四周物体的黑体辐射，被测物体的辐射信号相当微小，电流大小为纳安或者是皮安级，要把这么小的信号读出可不是一件简洁的事，尤其这种小信号很易受到其它噪声的干扰，因此，选择和设计电路就成为特别重要的方面。
1、自积分型读出电路〔SIROIC〕
在全部读出电路构造中，自积分〔SI〕电路〔图3〕最为简洁，仅有一个MOS开关元件，其象元面积可以做得很小。在SI电路中，光生电流〔或电荷〕直接在与探测器并联的电容上积分，然后通过多路传输器输出积分信号。此读出电路的输出信号通常是取其电荷而非电压，其后接电荷放大器，在每帧完毕时需由象元外的电路对积分电容进展复位。积分电容主要为探测器自身的电容，但也包括与之相连的一些杂散电容。在某些探测器中，此电容可能是非线性的
〔如光电二极管的结电容〕，随积分电荷的增加，其会造成探测器的偏置发生变化，可能引起输出信号的非线性。该电路的另一个缺点是无信号增益，易受多路传输器和列放大器的噪声干扰。
2、源随器型读出电路〔SFDROIC〕
为了给多路传输器供给电压信号，并增加驱动力量，往往在SI后加缓冲放大器。实现此功能的通常方法是在每个探测器后接一MOSFET源随器〔SFD〕，即构成源随器型读出电路〔图4〕。源随器型读出电路是一种直接积分的高阻抗放大器，探测器偏压由复位电平打算，故不存在探测器偏压初值不均匀的问题，但偏压会随积分时间和积分电流变化，引起探测器偏置变化。SFD电路在很低背景下具有较满足的信噪比，但在中、高背景下，与SI读出电路一样，其也有严峻的输出信号非线性问题。复位MOS开关会带来KTC噪声，而源随器MOS管的1/f噪声和沟道热噪声也是主要的噪声源。
3、直接注入读出电路〔DIROIC〕
直接注入〔DI〕电路〔图5〕是其次代探测器〔即探测器阵列〕