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JP2012159323A - Thermal infrared detection method and thermal infrared detection device - Google Patents

Thermal infrared detection method and thermal infrared detection device Download PDF

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JP2012159323A
JP2012159323A JP2011017454A JP2011017454A JP2012159323A JP 2012159323 A JP2012159323 A JP 2012159323A JP 2011017454 A JP2011017454 A JP 2011017454A JP 2011017454 A JP2011017454 A JP 2011017454A JP 2012159323 A JP2012159323 A JP 2012159323A
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JP
Japan
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schottky barrier
barrier diode
current value
infrared
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Application number
JP2011017454A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Funaki
正紀 舟木
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JVCKenwood Corp
Original Assignee
JVCKenwood Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】ショットキー・バリア・ダイオードを用いた熱型センサを使い、赤外線を検出して温度変化を測定するときに光電変換で起こる誤差を除去し、より正しい測定値を得る。
【解決手段】金属薄膜2とSOI層3とは、ショットキー・バリア・ダイオード(以下、ダイオード)1を形成している。熱型センサはダイオード1を用いて構成されている。制御手段6は赤外線発生源20からの光がダイオード1に当たっていない状態で、逆バイアスされているダイオード1に流れる電流値Aと、シャッタ22を開けて、赤外線発生源20から光がダイオード1に当たっている状態で、逆バイアスされているダイオード1に流れる電流値Bと、ダイオード1に光が当たっている状態としたまま、短絡状態にした時のダイオード1に流れる電流値Cを、電流計5に測定させる。そして、計算手段9は(電流値B−電流値C)−電流値Aなどの計算を行い熱型センサの温度変化を推定する。
【選択図】図2
A thermal sensor using a Schottky barrier diode is used to remove an error caused by photoelectric conversion when measuring a temperature change by detecting infrared rays, thereby obtaining a more accurate measurement value.
A metal thin film and an SOI layer form a Schottky barrier diode (hereinafter referred to as a diode). The thermal sensor is configured using a diode 1. The control means 6 opens the shutter 22 and the current value A flowing through the reverse-biased diode 1 in a state where the light from the infrared generation source 20 does not hit the diode 1, and the light from the infrared generation source 20 hits the diode 1. In the state, the current value B flowing through the reverse-biased diode 1 and the current value C flowing through the diode 1 when the diode 1 is in a state of being lighted are measured by the ammeter 5. Let And the calculation means 9 calculates (current value B-current value C) -current value A etc., and estimates the temperature change of a thermal type sensor.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は熱型赤外線検出方法及び熱型赤外線検出装置に係り、特に光電変換が起こる波長領域を含む赤外線をショットキー・バリア・ダイオードを用いた熱型センサで検出する熱型赤外線検出方法及び熱型赤外線検出装置に関する。   The present invention relates to a thermal infrared detection method and a thermal infrared detection apparatus, and more particularly, to a thermal infrared detection method and thermal which detect infrared including a wavelength region where photoelectric conversion occurs with a thermal sensor using a Schottky barrier diode. Type infrared detector.

ショットキー・バリア・ダイオードは、シリコンの表面に金属を接触させ、シリコンと金属の界面にショットキーバリアをつくり、そのバリアによりダイオード特性を示す素子である。ショットキーバリアはシリコンと接触させる金属の種類により異なるが、一般にシリコンのバンドギャップより小さい。シリコンのバンドギャップは約1.1eVであるが、例えばn型シリコンとMo(モリブデン)を接触させると、約0.67Vのショットキーバリアができる。このショットキーバリアの界面部分に光が入ると、通常のフォトダイオードとして機能し、波長約1.8μm程度までの光子が光電変換により電子ホール対に変換され電流となる。可視光は波長約0.8μmまでなので、このショットキー・バリア・ダイオードは、赤外線を検知する光電変換型センサとして機能する。   A Schottky barrier diode is an element in which metal is brought into contact with the surface of silicon, a Schottky barrier is formed at the interface between silicon and metal, and diode characteristics are exhibited by the barrier. The Schottky barrier varies depending on the type of metal in contact with silicon, but is generally smaller than the band gap of silicon. The band gap of silicon is about 1.1 eV. For example, when n-type silicon is brought into contact with Mo (molybdenum), a Schottky barrier of about 0.67 V can be formed. When light enters the interface portion of this Schottky barrier, it functions as a normal photodiode, and photons up to a wavelength of about 1.8 μm are converted into electron hole pairs by photoelectric conversion to become current. Since visible light has a wavelength of up to about 0.8 μm, the Schottky barrier diode functions as a photoelectric conversion sensor that detects infrared rays.

一方、ショットキー・バリア・ダイオードを逆バイアスにすると、その抵抗値の変化(バイアス電圧が一定の場合は電流値の変化に等しい)は温度に非常に敏感であり、僅かの温度変化で抵抗値が大きく変化することが知られている。従って、逆バイアスにしたときのショットキー・バリア・ダイオードは、その抵抗値から温度を計測することが可能で、これはサーミスタと呼ばれる。温度変化が赤外線の吸収で起こる場合は、赤外線の測定をしていることになる。これは赤外線を一度熱に変換して測定するので、赤外線の熱型センサである。   On the other hand, when the Schottky barrier diode is reverse-biased, its resistance change (which is equal to the current value change when the bias voltage is constant) is very sensitive to temperature, and the resistance value with a slight temperature change Is known to change significantly. Therefore, the Schottky barrier diode when reverse-biased can measure the temperature from its resistance value, which is called a thermistor. If the temperature change is caused by absorption of infrared rays, it means that infrared rays are being measured. This is an infrared thermal sensor because it measures infrared light once converted to heat.

このように、ショットキー・バリア・ダイオードは赤外線に対して、光電変換型センサとしても熱型センサとしても使用できることが分かる。例えば、特許文献1には、光電変換型と熱型の両方の信号を取り出して活用する方法についての記載がある。この特許文献1に記載のセンサでは、光電変換型と熱型で異なる波長の赤外線を検出する。   Thus, it can be seen that the Schottky barrier diode can be used both as a photoelectric conversion sensor and a thermal sensor for infrared rays. For example, Patent Document 1 describes a method of taking out and utilizing both photoelectric conversion type and thermal type signals. In the sensor described in Patent Document 1, infrared rays having different wavelengths are detected by the photoelectric conversion type and the thermal type.

特開平10−79499号公報JP-A-10-79499

従来、シリコン基板上に設けたショットキーバリアを熱型のショットキーバリアサーミスタとして使用する場合は、特許文献1に記載されたように光電変換が起こる波長と異なる波長で使用するのが基本である。通常はバンドパスフィルタを使い、目的とする波長を選択し、その波長のみを検出する。   Conventionally, when a Schottky barrier provided on a silicon substrate is used as a thermal Schottky barrier thermistor, it is basically used at a wavelength different from the wavelength at which photoelectric conversion occurs as described in Patent Document 1. . Usually, a bandpass filter is used to select a target wavelength and detect only that wavelength.

ところが、光電変換が起こる波長を含む波長領域を熱型で測定したい場合に、問題が生じる。熱型の場合、逆バイアスをかけてその電流値を検出し、その変化を見るのであるが、その電流の中に光電変換により生じた電流が混じってしまい、正確な電流値の変化が測定できなくなる。   However, a problem arises when it is desired to measure the wavelength region including the wavelength at which photoelectric conversion occurs with a thermal type. In the case of the thermal type, the current value is detected by applying a reverse bias, and the change is observed. However, the current generated by photoelectric conversion is mixed in the current, and an accurate change in the current value can be measured. Disappear.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ショットキー・バリア・ダイオードを用いた熱型センサを使い、赤外線を検出して温度変化を測定するときに、光電変換で起こる誤差を除去でき、より正しい測定値を得ることが可能な熱型赤外線検出方法及び熱型赤外線検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and when a thermal sensor using a Schottky barrier diode is used to detect an infrared ray to measure a temperature change, an error caused by photoelectric conversion can be removed. It is an object of the present invention to provide a thermal infrared detection method and a thermal infrared detection device capable of obtaining a more accurate measurement value.

上記の目的を達成するため、第1の発明の熱型赤外線検出方法は、赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射せず、かつ、ショットキー・バリア・ダイオードに逆バイアス電圧を印加した状態で、ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Aを測定する第1の電流値測定ステップと、赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射し、かつ、ショットキー・バリア・ダイオードに逆バイアス電圧を印加した状態で、ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Bを測定する第2の電流値測定ステップと、赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射し、かつ、ショットキー・バリア・ダイオードを短絡状態にして、ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Cを測定する第3の電流値測定ステップと、電流値Bから電流値Cを減算した差分値と電流値Aとに基づいて計算を行い、ショットキー・バリア・ダイオードを用いた熱型センサの温度変化を推定する計算ステップとを含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a thermal infrared detection method according to a first aspect of the present invention is such that infrared rays from an infrared source do not enter a Schottky barrier diode and a reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode. A first current value measuring step for measuring the current value A of the Schottky barrier diode in a state of applying an infrared ray, an infrared ray from an infrared source is incident on the Schottky barrier diode, and A second current value measuring step for measuring the current value B of the Schottky barrier diode with the reverse bias voltage applied to the barrier diode, and the infrared ray from the infrared source is incident on the Schottky barrier diode And the current value of the Schottky barrier diode with the Schottky barrier diode short-circuited. Is calculated based on the third current value measuring step for measuring the current value, the difference value obtained by subtracting the current value C from the current value B, and the current value A, and the temperature of the thermal sensor using the Schottky barrier diode is calculated. And a calculation step for estimating the change.

また、上記の目的を達成するため、第2の発明の熱型赤外線検出方法は、赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射しない状態で、ショットキー・バリア・ダイオードの順方向特性を測定する順方向特性測定ステップと、赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射せず、かつ、ショットキー・バリア・ダイオードに逆バイアス電圧を印加した状態で、ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Aを測定する第1の電流値測定ステップと、赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射し、かつ、ショットキー・バリア・ダイオードに逆バイアス電圧を印加した状態で、ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Bを測定する第2の電流値測定ステップと、赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射した状態で、ショットキー・バリア・ダイオードの開放電圧を測定する開放電圧測定ステップと、開放電圧測定ステップで測定された開放電圧から推定した光電効果電流を電流値C’として測定する第3の電流値測定ステップと、電流値Bから電流値C’を減算した差分値と電流値Aとに基づいて計算を行い、ショットキー・バリア・ダイオードを用いた熱型センサの温度変化を推定する計算ステップとを含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the thermal infrared detection method of the second invention is the forward direction of the Schottky barrier diode in the state where the infrared rays from the infrared generation source are not incident on the Schottky barrier diode. In the forward characteristic measurement step for measuring the characteristics, the infrared light from the infrared source is not incident on the Schottky barrier diode and a reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode. A first current value measuring step for measuring a current value A of the barrier diode, and an infrared ray from an infrared source is incident on the Schottky barrier diode and a reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode; In this state, a second current value measuring step for measuring the current value B of the Schottky barrier diode, Estimated from the open-circuit voltage measurement step for measuring the open-circuit voltage of the Schottky barrier diode and the open-circuit voltage measured in the open-circuit voltage measurement step with the infrared rays from the external line source incident on the Schottky barrier diode Calculation is performed based on the third current value measurement step for measuring the photoelectric effect current as the current value C ′, the difference value obtained by subtracting the current value C ′ from the current value B, and the current value A, and the Schottky barrier And a calculation step for estimating a temperature change of the thermal sensor using the diode.

また、上記の目的を達成するため、第3の発明の熱型赤外線検出装置は、ショットキー・バリア・ダイオードを有する熱型センサと、外部の赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに照射し又は遮断する光制御手段と、ショットキー・バリア・ダイオードにバイアス電圧を印加する電圧源と、ショットキー・バリア・ダイオードに流れる電流を測定する電流計と、ショットキー・バリア・ダイオードに対して、光照射制御手段を制御して赤外線発生源からの赤外線を入射せず、かつ、電圧源から逆バイアス電圧を印加した状態でのショットキー・バリア・ダイオードの電流値Aと、光照射制御手段を制御して赤外線発生源からの赤外線を入射し、かつ、電圧源から逆バイアス電圧を印加した状態でのショットキー・バリア・ダイオードの電流値Bと、赤外線発生源からの赤外線を入射し、かつ、ショットキー・バリア・ダイオードを短絡状態としたときのショットキー・バリア・ダイオードの電流値Cとを、それぞれ電流計により測定して記憶する電流値測定制御手段と、電流値測定手段により測定し記憶された電流値Bから電流値Cを減算した差分値と電流値Aとに基づいて計算を行い、熱型センサの温度変化を推定する計算手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a thermal infrared detector according to a third aspect of the present invention includes a thermal sensor having a Schottky barrier diode, and infrared rays from an external infrared generation source. Light control means for irradiating or blocking the light source, a voltage source for applying a bias voltage to the Schottky barrier diode, an ammeter for measuring a current flowing through the Schottky barrier diode, and a Schottky barrier diode On the other hand, the current value A of the Schottky barrier diode in a state where the light irradiation control means is controlled so that the infrared light from the infrared light source is not incident and the reverse bias voltage is applied from the voltage source, and the light irradiation The Schottky buffer in a state where the infrared ray from the infrared ray generation source is incident by controlling the control means and the reverse bias voltage is applied from the voltage source. A current value B of the diode, and a current value C of the Schottky barrier diode when the infrared ray from the infrared source is incident and the Schottky barrier diode is short-circuited, respectively. A current value measurement control unit that measures and stores the current value, and a current value A that is obtained by subtracting the current value C from the current value B that is measured and stored by the current value measurement unit And a calculating means for estimating the temperature change of.

また、上記の目的を達成するため、第4の発明の熱型赤外線検出装置は、ショットキー・バリア・ダイオードを有する熱型センサと、外部の赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに照射し又は遮断する光制御手段と、ショットキー・バリア・ダイオードにバイアス電圧を印加する電圧源と、ショットキー・バリア・ダイオードに流れる電流を測定する電流計と、電圧源とショットキー・バリア・ダイオードとの間の経路を接続又は遮断するスイッチ手段と、光照射制御手段を制御して赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射しない状態で、ショットキー・バリア・ダイオードの順方向特性を測定して記憶する順方向特性測定手段と、光照射制御手段を制御して赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射せず、かつ、電圧源から逆バイアス電圧をショットキー・バリア・ダイオードに印加した状態でのショットキー・バリア・ダイオードの電流値Aと、光照射制御手段を制御して赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射し、かつ、電圧源から逆バイアス電圧をショットキー・バリア・ダイオードに印加した状態でのショットキー・バリア・ダイオードの電流値Bとを電流計により測定する電流値測定制御手段と、光照射制御手段を制御して赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射した状態で、スイッチ手段を制御して電圧源とショットキー・バリア・ダイオードとの間の経路を遮断してショットキー・バリア・ダイオードの開放電圧を測定して記憶する開放電圧測定制御手段と、開放電圧測定制御手段で測定された開放電圧から順方向特性測定手段で測定された順方向特性に基づいて推定した光電効果電流を電流値C’として記憶する光電効果電流推定手段と、電流値Bから電流値C’を減算した差分値と電流値Aとに基づいて計算を行い、熱型センサの温度変化を推定する計算手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a thermal-type infrared detection device according to a fourth aspect of the present invention includes a thermal-type sensor having a Schottky barrier diode, and infrared rays from an external infrared generation source. Light control means for irradiating or blocking the light source, a voltage source for applying a bias voltage to the Schottky barrier diode, an ammeter for measuring a current flowing through the Schottky barrier diode, a voltage source and a Schottky barrier The switch means for connecting or blocking the path between the diode and the light irradiation control means to control the irradiation of the Schottky barrier diode in a state where the infrared ray from the infrared source is not incident on the Schottky barrier diode. Forward characteristic measurement means for measuring and storing the forward characteristic, and infrared from the infrared source by controlling the light irradiation control means Is not incident on the Schottky barrier diode and the reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode from the voltage source and the light irradiation control means The current value of the Schottky barrier diode when the infrared ray from the infrared source is controlled to enter the Schottky barrier diode and the reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode from the voltage source. A current source measurement control means for measuring B with an ammeter, and a light source control means for controlling the switch means in a state where the infrared ray from the infrared ray generation source is incident on the Schottky barrier diode, and the voltage source The open circuit voltage of the Schottky barrier diode by blocking the path between the Schottky barrier diode and the Schottky barrier diode. An open-circuit voltage measurement control means that stores and stores the photoelectric effect current estimated based on the forward characteristics measured by the forward-direction characteristic measurement means from the open-circuit voltage measured by the open-circuit voltage measurement control means as the current value C ′. A photoelectric effect current estimating means for storing; and a calculating means for performing a calculation based on a difference value obtained by subtracting the current value C ′ from the current value B and the current value A to estimate a temperature change of the thermal sensor. Features.

本発明によれば、ショットキー・バリア・ダイオードを用いた熱型センサで赤外線を検出して温度変化を測定するときに、光電変換で起こる誤差を除去でき、より正しい測定値を得ることができる。   According to the present invention, when measuring a temperature change by detecting infrared rays with a thermal sensor using a Schottky barrier diode, an error caused by photoelectric conversion can be removed, and a more accurate measurement value can be obtained. .

本発明の熱型赤外線検出装置で用いる熱型センサの一実施の形態の構成図である。It is a block diagram of one embodiment of a thermal sensor used in the thermal infrared detector of the present invention. 本発明の熱型赤外線検出装置の第1の実施の形態の構成図である。It is a block diagram of 1st Embodiment of the thermal type infrared rays detection apparatus of this invention. 本発明の熱型赤外線検出方法の第1の実施の形態のフローチャートである。It is a flowchart of 1st Embodiment of the thermal infrared detection method of this invention. 逆バイアスをかけたショットキー・バリア・ダイオードに、光が当たっている状態と、光が当たっていない状態のときの各電流値を示す図である。It is a figure which shows each electric current value in the state which has hit the Schottky barrier diode which applied reverse bias, and the state which is not hitting light. 図4に示す2つの電流値の差分を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a difference between two current values shown in FIG. 4. 補正しないときの電流の変化率と補正したときの電流の変化率とを示す図である。It is a figure which shows the change rate of the electric current when not correct | amending, and the change rate of the electric current when correct | amending. 本発明の熱型赤外線検出装置の第1の実施の形態の構成図である。It is a block diagram of 1st Embodiment of the thermal type infrared rays detection apparatus of this invention. 本発明の熱型赤外線検出方法の第2の実施の形態のフローチャートである。It is a flowchart of 2nd Embodiment of the thermal type infrared detection method of this invention. 光が当たっていない状態で測定したショットキー・バリア・ダイオードの順方向のダイオード特性を示す図である。It is a figure which shows the diode characteristic of the forward direction of the Schottky barrier diode measured in the state which does not shine.

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明になる熱型赤外線検出装置で用いる熱型センサの一実施の形態の全体構成図を示す。同図において、熱型センサ100は、SOI基板を用いて作られる。支持基板108上にシリコン酸化膜102があり、その上に薄膜のシリコン層(SOI層)104がある。SOI層104はエッチングされてセンサ部分だけが残され、その下には空洞101が形成されている。つまり、SOI層104は空中に浮かんでいる構造になっている。   FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an embodiment of a thermal sensor used in a thermal infrared detector according to the present invention. In the figure, a thermal sensor 100 is made using an SOI substrate. A silicon oxide film 102 is provided on the support substrate 108, and a thin silicon layer (SOI layer) 104 is provided thereon. The SOI layer 104 is etched to leave only the sensor portion, and a cavity 101 is formed thereunder. That is, the SOI layer 104 has a structure floating in the air.

エッチングされたSOI層104の上部には金属薄膜105(例えばモリブデン(Mo))があり、SOI層104とショットキーバリアを形成している。金属薄膜105の上には熱吸収材料106(例えば、タングステン(W)などの赤外線吸収の良い材料)を重ね、赤外線の吸収を補助している。   A metal thin film 105 (for example, molybdenum (Mo)) is formed on the etched SOI layer 104, and forms a Schottky barrier with the SOI layer 104. A heat absorbing material 106 (for example, a material that absorbs infrared rays such as tungsten (W)) is stacked on the metal thin film 105 to assist absorption of infrared rays.

ここではSOI層104はn型であり、その表面にショットキー・バリア・ダイオードのガードリングになるp+不純物拡散領域やSOI層104へのコンタクト層となるn+拡散層がある。配線103、107は例えばチタン(Ti)でできており、SOI層104と金属薄膜105へ外部から電気接続するための配線である。この構造の熱型センサ100は、ショットキーバリアサーミスタを使った赤外線センサでもある。 Here, the SOI layer 104 is n-type, and has a p + impurity diffusion region serving as a guard ring of a Schottky barrier diode and an n + diffusion layer serving as a contact layer to the SOI layer 104 on the surface thereof. The wirings 103 and 107 are made of, for example, titanium (Ti), and are wirings for electrically connecting the SOI layer 104 and the metal thin film 105 from the outside. The thermal sensor 100 having this structure is also an infrared sensor using a Schottky barrier thermistor.

次に、この熱型センサ100の動作について説明する。   Next, the operation of the thermal sensor 100 will be described.

まず、赤外線が金属薄膜105や熱吸収材料106に吸収されると、それが熱に変わり、SOI層104も温まる。その結果、SOI層104と金属薄膜105との界面にできているショットキー・バリア・ダイオードの逆バイアス電流及び抵抗値が変化する。この抵抗値の変化から、SOI層104、金属薄膜105、熱吸収材料106の温度変化が分かる。その結果、例えば赤外線を発した赤外線発生源(例えば人間の身体)の温度を推定する、などという情報を得ることが可能になる。SOI層104、金属薄膜105、熱吸収材料106にたまった熱は、やがてシリコン酸化膜102を通して逃げていく。   First, when infrared rays are absorbed by the metal thin film 105 or the heat absorbing material 106, it is changed to heat, and the SOI layer 104 is also warmed. As a result, the reverse bias current and resistance value of the Schottky barrier diode formed at the interface between the SOI layer 104 and the metal thin film 105 change. From the change in resistance value, the temperature change of the SOI layer 104, the metal thin film 105, and the heat absorption material 106 can be known. As a result, it is possible to obtain information such as estimating the temperature of an infrared ray generation source (for example, a human body) that emits infrared rays. The heat accumulated in the SOI layer 104, the metal thin film 105, and the heat absorbing material 106 will eventually escape through the silicon oxide film 102.

(第1の実施の形態)
図2は、本発明になる熱型赤外線検出装置の第1の実施の形態の構成図を示す。図2において、本実施の形態の熱型赤外線検出装置31は、図1の熱型センサ100と、電圧源4、電流計5、制御手段6、測定データ処理手段7、出力手段10、光学フィルタ21及びシャッタ22を有し、赤外線発生源(例えば人間の身体)20から発せられる赤外線を精度良く検出するもので、熱型センサ100の温度変化から、赤外線発生源20の温度を算出する。
(First embodiment)
FIG. 2 shows a configuration diagram of a first embodiment of a thermal infrared detector according to the present invention. 2, the thermal infrared detector 31 of the present embodiment includes the thermal sensor 100 of FIG. 1, a voltage source 4, an ammeter 5, a control unit 6, a measurement data processing unit 7, an output unit 10, and an optical filter. 21 and a shutter 22 that accurately detect infrared rays emitted from an infrared generation source (for example, a human body) 20, and calculate the temperature of the infrared generation source 20 from the temperature change of the thermal sensor 100.

ここで、図2において、図1の熱型センサ100は、SOI層3(図1のSOI層104に相当)と金属薄膜2(図1の金属薄膜105に相当)のみを模式的に描いてある。金属薄膜2とSOI層3とは、ショットキー・バリア・ダイオード1を形成している。このショットキー・バリア・ダイオード1は、図1に示した熱型センサ100に相当する。   Here, in FIG. 2, the thermal sensor 100 in FIG. 1 schematically depicts only the SOI layer 3 (corresponding to the SOI layer 104 in FIG. 1) and the metal thin film 2 (corresponding to the metal thin film 105 in FIG. 1). is there. The metal thin film 2 and the SOI layer 3 form a Schottky barrier diode 1. The Schottky barrier diode 1 corresponds to the thermal sensor 100 shown in FIG.

電圧源4はショットキー・バリア・ダイオード1に逆バイアス電圧を印加する。電流計5は、SOI層3と電圧源4の負側端子との間に接続されており、ショットキー・バリア・ダイオード1に流れる電流を測定する。制御手段6は、例えばパーソナル・コンピュータ(パソコン)の測定ソフトなどである。測定データ処理手段7は、メモリ8と計算手段9とからなり、電流計5が測定した電流値をメモリ8に記録し、計算手段9がメモリ8に記録された電流値に基づいて後述する計算処理を行い電流の変化などを計算する。出力手段10は例えばモニタからなり、計算手段9が計算した計算結果を出力する。制御手段6及びメモリ8は、第3の発明の電流値測定制御手段を構成している。   The voltage source 4 applies a reverse bias voltage to the Schottky barrier diode 1. The ammeter 5 is connected between the SOI layer 3 and the negative terminal of the voltage source 4 and measures the current flowing through the Schottky barrier diode 1. The control means 6 is, for example, measurement software for a personal computer (personal computer). The measurement data processing means 7 includes a memory 8 and a calculation means 9. The measurement data processing means 7 records the current value measured by the ammeter 5 in the memory 8, and the calculation means 9 performs calculation described later based on the current value recorded in the memory 8. Processing is performed to calculate changes in current. The output means 10 comprises a monitor, for example, and outputs the calculation result calculated by the calculation means 9. The control means 6 and the memory 8 constitute current value measurement control means of the third invention.

赤外線発生源20は、例えば2000度のフィラメントランプであり、ショットキー・バリア・ダイオード1の界面で光電変換が起こる波長領域の赤外線を含む光を出射する。光学フィルタ21は、赤外線発生源20が出射する光のうち可視光をカットして赤外線を透過する。シャッタ22は光学フィルタ21を透過した赤外線をオン、オフする。制御手段6は、電圧源4のバイアス値、電流計5の測定タイミング、測定データ処理手段7の処理方法、シャッタ22のオン、オフを制御する。なお、ここではシャッタ22を使用したが、赤外線発生源20の電源をオン、オフするようにしてもよい。   The infrared generation source 20 is, for example, a 2000 degree filament lamp, and emits light including infrared rays in a wavelength region where photoelectric conversion occurs at the interface of the Schottky barrier diode 1. The optical filter 21 cuts visible light out of the light emitted from the infrared light generation source 20 and transmits the infrared light. The shutter 22 turns on and off the infrared light transmitted through the optical filter 21. The control means 6 controls the bias value of the voltage source 4, the measurement timing of the ammeter 5, the processing method of the measurement data processing means 7, and the on / off of the shutter 22. Although the shutter 22 is used here, the power source of the infrared ray generation source 20 may be turned on and off.

次に、制御手段6及び測定データ処理手段7による動作について、図3のフローチャートと共に説明する。   Next, operations by the control means 6 and the measurement data processing means 7 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、制御手段6はシャッタ22を閉じて(オフにして)、赤外線発生源20から光がショットキー・バリア・ダイオード1に当たっていない状態で、逆バイアスされているショットキー・バリア・ダイオード1に流れる電流値Aを電流計5に測定させる(ステップS1)。この電流値Aはメモリ8に記憶される。   First, the control means 6 closes (turns off) the shutter 22 and flows from the infrared ray generation source 20 to the Schottky barrier diode 1 that is reverse-biased in a state where the light does not strike the Schottky barrier diode 1. The ammeter 5 is caused to measure the current value A (step S1). This current value A is stored in the memory 8.

続いて、制御手段6はシャッタ22を開けて(オンにして)、赤外線発生源20から光がショットキー・バリア・ダイオード1に当たっている状態で、逆バイアスされているショットキー・バリア・ダイオード1に流れる電流値Bを電流計5に測定させる(ステップS2)。この電流値Bはメモリ8に記憶される。ここで、赤外線がショットキー・バリア・ダイオード1の金属薄膜2とSOI層3との界面部分に達すると、そこで光電変換が起き、金属薄膜2がモリブデンの場合は波長1.1〜1.8μmの範囲の光の約3〜5%が電子ホール対となり、これが上記の逆バイアスの電流値Bに含まれている。この結果、抵抗が見かけ上減ることになり、実際以上に温度変化が起きていると誤測定される。なるべくショットキー・バリア・ダイオード1の金属薄膜2とSOI層3との界面部分に光が到達しないような光学上の工夫により減らすことは可能だが、0にするのは困難である。   Subsequently, the control means 6 opens (turns on) the shutter 22 and applies the reverse-biased Schottky barrier diode 1 in a state where the light from the infrared source 20 strikes the Schottky barrier diode 1. The ammeter 5 is caused to measure the flowing current value B (step S2). This current value B is stored in the memory 8. Here, when the infrared rays reach the interface portion between the metal thin film 2 and the SOI layer 3 of the Schottky barrier diode 1, photoelectric conversion occurs, and when the metal thin film 2 is molybdenum, the wavelength is 1.1 to 1.8 μm. About 3 to 5% of the light in the range is an electron hole pair, which is included in the reverse bias current value B. As a result, the resistance is apparently reduced, and it is erroneously measured that the temperature change is occurring more than actual. Although it is possible to reduce it by optical devices so that light does not reach the interface between the metal thin film 2 and the SOI layer 3 of the Schottky barrier diode 1, it is difficult to make it zero.

そこで、これを補正するために、本実施の形態では、制御手段6はシャッタ22を開けて、赤外線発生源20から光がショットキー・バリア・ダイオード1に当たっている状態としたまま、バイアス電圧を0Vにして(もしくは電源のない短絡状態にして)、その時ショットキー・バリア・ダイオード1に流れる電流値Cを電流計5に測定させる(ステップS3)。この電流値Cは、光電変換による電流値に等しい。メモリ8はこの電流値Cも記憶する。   Therefore, in order to correct this, in the present embodiment, the control means 6 opens the shutter 22, and the bias voltage is set to 0 V while the light from the infrared ray generation source 20 strikes the Schottky barrier diode 1. (Or a short circuit without a power source), the current value C flowing through the Schottky barrier diode 1 at that time is measured by the ammeter 5 (step S3). This current value C is equal to the current value by photoelectric conversion. The memory 8 also stores this current value C.

続いて、計算手段9はメモリ8に記憶されている電流値A,B,Cを読み出して、次式の計算を行って電流の変化を計算する(ステップS4)。   Subsequently, the calculation means 9 reads the current values A, B, C stored in the memory 8 and calculates the change in current by calculating the following equation (step S4).

電流の変化=電流値B−電流値C−電流値A (1)
上記の電流値Cは光電変換による電流値に等しいから、この電流値Cを電流値Bから差し引けば、それが真の温度変化による電流値の変化となる。また、計算手段9は次式により電流の変化率も計算する。
Change in current = current value B−current value C−current value A (1)
Since the current value C is equal to the current value by photoelectric conversion, if the current value C is subtracted from the current value B, it becomes a change in the current value due to a true temperature change. The calculating means 9 also calculates the rate of change of current by the following equation.

電流の変化率={(電流値B−電流値C)/電流値A}−1 (2)
計算手段9は上記の電流の変化及び電流の変化率の計算結果を出力手段10に供給して出力させる。
Current change rate = {(current value B−current value C) / current value A} −1 (2)
The calculation means 9 supplies the output means 10 with the calculation result of the current change and the current change rate and outputs the result.

なお、ここでは、赤外線発生源20からの光が無い場合の電流値Aの測定の際に、光電効果の影響を無視した。赤外線発生源20からの光が無い場合でも、背景輻射として光がショットキー・バリア・ダイオード1に届いているので、厳密には赤外線発生源20からの光が無い状態でも光電効果の分は存在する。しかしながら、背景輻射(室温約300K)に含まれる波長1.1〜1.8μmの範囲の光は非常に小さいので、ここでは無視している。勿論、この成分が無視できない場合(例えば別の赤外線発生源が存在し、その影響を受ける場合)はこの分も考慮に入れる必要がある。そのときの光電効果による電流値を電流値Dとすると、電流の変化及び電流の変化率はそれぞれ次式で計算される。   Here, in the measurement of the current value A when there is no light from the infrared ray generation source 20, the influence of the photoelectric effect is ignored. Even if there is no light from the infrared ray generation source 20, the light reaches the Schottky barrier diode 1 as background radiation. Strictly speaking, even if there is no light from the infrared ray generation source 20, the photoelectric effect exists. To do. However, light in the wavelength range of 1.1 to 1.8 μm included in the background radiation (room temperature of about 300 K) is very small and is ignored here. Of course, when this component cannot be ignored (for example, when another infrared radiation source exists and is affected by this), it is necessary to take this into consideration. Assuming that the current value due to the photoelectric effect at that time is the current value D, the current change and the current change rate are respectively calculated by the following equations.

電流の変化=(電流値B−電流値C)−(電流値A−電流値D) (3)
電流の変化率={(電流値B−電流値C)/(電流値A−電流値D)}−1
図4はショットキー・バリア・ダイオード1に流れる電流を縦軸で、逆バイアス電圧を横軸に示す。図4は、逆バイアスをかけたショットキー・バリア・ダイオード1に、逆バイアス電圧を変化させたときの、赤外線発生源20からの光が当たっている状態(ランプON)の電流値BをIで、光が当たっていない状態(ランプOFF)の電流値AをIIで示している。ただし、逆バイアス電圧なので、値はマイナスになっている。電流値A,Bを比較すると、光が当たっている方の電流値Bが、光が当たっていない方の電流値Aに比べて同じ逆バイアス電圧では多く電流が流れていることが分かる。なお、ここでは、金属薄膜2としてMo(モリブデン)を使用しているので、電流をMo電流、電圧をMo電圧としている。
Change in current = (current value B−current value C) − (current value A−current value D) (3)
Rate of change of current = {(current value B−current value C) / (current value A−current value D)} − 1
FIG. 4 shows the current flowing through the Schottky barrier diode 1 on the vertical axis and the reverse bias voltage on the horizontal axis. FIG. 4 shows a current value B in a state (lamp ON) in which light from the infrared ray generation source 20 is applied to the Schottky barrier diode 1 to which reverse bias is applied, when the reverse bias voltage is changed. The current value A in a state where the light is not irradiated (lamp OFF) is indicated by II. However, since it is a reverse bias voltage, the value is negative. Comparing the current values A and B, it can be seen that a larger amount of current flows in the same reverse bias voltage than the current value A in which the light is applied, compared to the current value A in which the light is not applied. Here, since Mo (molybdenum) is used as the metal thin film 2, the current is Mo current and the voltage is Mo voltage.

図5は、上記の電流値Bと電流値Aとの差分(電流値B−電流値A)の逆バイアス電圧対電流特性を示す。このうち、逆バイアス0Vのときの差分の電流値は光電変換により発生した電流値であり、電流値Cである。   FIG. 5 shows a reverse bias voltage versus current characteristic of the difference between the current value B and the current value A (current value B−current value A). Among these, the difference current value when the reverse bias is 0 V is a current value generated by photoelectric conversion, and is a current value C.

さて、温度の変化は、電流の変化率に現れる。電流値Cにより補正しない場合の変化率と補正した場合の変化率を比べたのが図6である。図6は縦軸が電流変化率(%)、横軸が逆バイアス電圧(V)を示す。図6において、IIIは次式により計算された補正しないときの電流の変化率の特性を示す。   Now, the change in temperature appears in the rate of change in current. FIG. 6 compares the rate of change when the current value C is not corrected with the rate of change when the current value C is corrected. In FIG. 6, the vertical axis represents the current change rate (%), and the horizontal axis represents the reverse bias voltage (V). In FIG. 6, III indicates the characteristic of the rate of change of current when not corrected, calculated by the following equation.

電流の変化率=(電流値B/電流値A)−1
一方、図6において、IVは次式により計算される補正したときの電流の変化率の特性を示す。
Current change rate = (current value B / current value A) −1
On the other hand, in FIG. 6, IV indicates the characteristic of the rate of change of current when corrected, calculated by the following equation.

電流の変化率={(電流値B−電流値C)/電流値A}−1 (6)
なお、電流の変化率は同じバイアスで比較しているので、抵抗の変化率の逆数に等しい。
Current change rate = {(current value B−current value C) / current value A} −1 (6)
Since the current change rate is compared with the same bias, it is equal to the reciprocal of the resistance change rate.

図6に示す特性IIIとIVから分かるように、補正していないときの電流の変化率はIIIで示すように、逆バイアス電圧値により変化率が異なり、どの値が正しいのか分からない。一方、補正した電流の変化率はIVで示すように、逆バイアス電圧が−0.8V以下では4%強でほぼ一定になっている。温度変化の抵抗値への影響はバイアスの値に関係なく一定のはずであるから、正しく補正が行われたことが分かる。   As can be seen from the characteristics III and IV shown in FIG. 6, the rate of change of the current when not corrected is different depending on the reverse bias voltage value as indicated by III, and it is not known which value is correct. On the other hand, as shown by IV, the corrected current change rate is almost constant at a little over 4% when the reverse bias voltage is −0.8 V or less. Since the influence of the temperature change on the resistance value should be constant regardless of the bias value, it can be seen that the correction was correctly performed.

なお、電流値Aは毎回測定しなくても、温度が変化したことが明らかな場合や決められた所定時間ごとに測定し、メモリ8に記憶しておくという方法でもよい。   The current value A may not be measured every time, but may be measured when the temperature is apparently changed or measured every predetermined time and stored in the memory 8.

(第2の実施の形態)
図7は、本発明になる熱型赤外線検出装置の第2の実施の形態の構成図を示す。同図中、図2と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態の熱型赤外線検出装置32は、図2に示した熱型赤外線検出装置31の構成に、ショットキー・バリア・ダイオード1の電圧を測定する電圧計11と、本発明のスイッチ手段を構成するスイッチ12とが追加されている。また、制御手段13は制御手段6の制御動作に加えて、スイッチ12のオン、オフの制御も行い、このときの電流値を測定データ処理手段7に伝える。電圧計11は、金属薄膜2とSOI膜3との間に接続されている。また、スイッチ12は、金属薄膜2と電圧源4の正側端子との間の経路を接続又は遮断するスイッチである。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows a configuration diagram of a second embodiment of a thermal infrared detector according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. The thermal infrared detector 32 of the present embodiment includes a voltmeter 11 for measuring the voltage of the Schottky barrier diode 1 and the switch means of the present invention in the configuration of the thermal infrared detector 31 shown in FIG. A switch 12 is added. In addition to the control operation of the control means 6, the control means 13 also controls on / off of the switch 12, and transmits the current value at this time to the measurement data processing means 7. The voltmeter 11 is connected between the metal thin film 2 and the SOI film 3. The switch 12 is a switch for connecting or blocking the path between the metal thin film 2 and the positive terminal of the voltage source 4.

制御手段13とメモリ8とは、第4の発明の電流値測定制御手段、開放電圧測定制御手段、及び光電効果電流推定手段を構成している。   The control means 13 and the memory 8 constitute current value measurement control means, open-circuit voltage measurement control means, and photoelectric effect current estimation means of the fourth invention.

次に、図7の制御手段13及び測定データ処理手段7の動作について、図8のフローチャートと共に説明する。   Next, the operations of the control means 13 and the measurement data processing means 7 in FIG. 7 will be described with reference to the flowchart in FIG.

まず、制御手段13はシャッタ22を閉じて(オフにして)、赤外線発生源20から光がショットキー・バリア・ダイオード1に当たっていない状態で、順バイアスされているショットキー・バリア・ダイオード1に流れる電流値を電流計5に測定させると共に、順バイアスの電圧値を電圧計11で測定させ、これらの電流値及び電圧値に基づいて順バイアスの電流電圧特性(順方向のダイオード特性)を計算手段9により計算させ、その計算結果をメモリ8に記憶する(ステップS11)。   First, the control means 13 closes (turns off) the shutter 22 and flows from the infrared ray generation source 20 to the Schottky barrier diode 1 that is forward-biased in a state where the light does not strike the Schottky barrier diode 1. The current value is measured by the ammeter 5 and the forward bias voltage value is measured by the voltmeter 11, and the forward bias current-voltage characteristics (forward diode characteristics) are calculated based on these current values and voltage values. The calculation result is stored in the memory 8 (step S11).

続いて、制御手段13はシャッタ22を閉じて、赤外線発生源20から光がショットキー・バリア・ダイオード1に当たっていない状態で、逆バイアスされているショットキー・バリア・ダイオード1に流れる電流値Aを電流計5に測定させる(ステップS12)。この電流値Aはメモリ8に記憶される。   Subsequently, the control means 13 closes the shutter 22 and sets the current value A flowing through the reverse-biased Schottky barrier diode 1 in a state where light from the infrared source 20 does not strike the Schottky barrier diode 1. The ammeter 5 is measured (step S12). This current value A is stored in the memory 8.

続いて、制御手段13はシャッタ22を開けて(オンにして)、赤外線発生源20から光がショットキー・バリア・ダイオード1に当たっている状態で、逆バイアスされているショットキー・バリア・ダイオード1に流れる電流値Bを電流計5に測定させる(ステップS13)。この電流値Bはメモリ8に記憶される。なお、以上のステップS11〜S13では、スイッチ12は閉じており、金属薄膜2と電圧源4の正側端子との間が接続されている。   Subsequently, the control means 13 opens (turns on) the shutter 22 and applies the reverse-biased Schottky barrier diode 1 in a state where light from the infrared source 20 strikes the Schottky barrier diode 1. The ammeter 5 is caused to measure the flowing current value B (step S13). This current value B is stored in the memory 8. In steps S11 to S13, the switch 12 is closed, and the metal thin film 2 and the positive terminal of the voltage source 4 are connected.

続いて、制御手段13はシャッタ22を引き続き開けて赤外線発生源20からの光がショットキー・バリア・ダイオード1に当たっている状態とする一方、これと同時にスイッチ12を開いて金属薄膜2と電圧源4の正側端子との間の経路を遮断し、その時の電圧計11で測定される電圧値(すなわち、ショットキー・バリア・ダイオード1の開放電圧)をメモリ8に記憶する(ステップS14)。   Subsequently, the control means 13 continues to open the shutter 22 so that the light from the infrared radiation source 20 strikes the Schottky barrier diode 1, while simultaneously opening the switch 12 to open the metal thin film 2 and the voltage source 4. And the voltage value measured by the voltmeter 11 at that time (that is, the open voltage of the Schottky barrier diode 1) is stored in the memory 8 (step S14).

続いて、計算手段9はメモリ8から読み出した上記の開放電圧から光電効果電流を推定し、それを電流値C’として測定し、メモリ8に記憶する(ステップS15)。そして、計算手段9はメモリ8に記憶されている電流値A,B,C’を読み出して、次式の計算を行って電流の変化を計算し、その計算結果を出力手段10へ出力する(ステップS16)。   Subsequently, the calculation means 9 estimates the photoelectric effect current from the open circuit voltage read from the memory 8, measures it as a current value C ', and stores it in the memory 8 (step S15). Then, the calculation means 9 reads out the current values A, B, C ′ stored in the memory 8 and calculates the change in current by calculating the following equation, and outputs the calculation result to the output means 10 ( Step S16).

電流の変化=電流値B−電流値C’−電流値A (7)
(7)式の電流値C’はショットキー・バリア・ダイオード1の開放電圧から推定した光電効果電流値であるから、この電流値C’を電流値Bから差し引けば、それが真の温度変化による電流値の変化であるといえる。
Change in current = current value B−current value C′−current value A (7)
Since the current value C ′ in the equation (7) is a photoelectric effect current value estimated from the open-circuit voltage of the Schottky barrier diode 1, if this current value C ′ is subtracted from the current value B, the current value C ′ It can be said that this is a change in current value due to the change.

本実施の形態のポイントは、光電効果による電流値C’の推定の仕方が第1の実施の形態と異なることである。本実施の形態では、まず、光が当たっていない状態でのショットキー・バリア・ダイオード1の順方向のダイオード特性を測定して記憶しておく(ステップS11)。次に、光が当たっている状態、つまり光電変換が起きている状態で、ショットキー・バリア・ダイオード1の開放電圧を測定する(ステップS14)。本実施の形態では、ショットキー・バリア・ダイオード1の界面部分の光電変換で起きたキャリアがたまると、電圧が発生し、その電圧で測定しておいた順方向特性から電流値を読み取ると、それが光電変換で発生している電流値と等しくなる性質を利用している。   The point of this embodiment is that the method of estimating the current value C ′ by the photoelectric effect is different from that of the first embodiment. In the present embodiment, first, the forward diode characteristics of the Schottky barrier diode 1 in a state where no light is applied are measured and stored (step S11). Next, the open voltage of the Schottky barrier diode 1 is measured in a state where light is shining, that is, in a state where photoelectric conversion is occurring (step S14). In the present embodiment, when carriers generated by photoelectric conversion at the interface portion of the Schottky barrier diode 1 accumulate, a voltage is generated. When the current value is read from the forward characteristics measured at the voltage, It utilizes the property that it is equal to the current value generated by photoelectric conversion.

例えば、図9は、光が当たっていない状態(ランプOFF)で測定したショットキー・バリア・ダイオード1の順方向特性を示す。光が当たった状態で、ショットキー・バリア・ダイオード1の開放電圧を測ってみると17mVであった。測定しておいた図9に示すダイオード特性から17mVの値を読み取ると、ショットキー・バリア・ダイオード1の電流値(Mo電流値)は11.7nAであった。この値は、第1の実施の形態のように短絡して測定した電流値と等しい(ただし、電流値は正負が逆になる)。   For example, FIG. 9 shows the forward characteristics of the Schottky barrier diode 1 measured in a state where no light is applied (lamp OFF). When the open-circuit voltage of the Schottky barrier diode 1 was measured in a state where it was exposed to light, it was 17 mV. When the value of 17 mV was read from the measured diode characteristics shown in FIG. 9, the current value (Mo current value) of the Schottky barrier diode 1 was 11.7 nA. This value is equal to the current value measured by short-circuiting as in the first embodiment (however, the current value is reversed between positive and negative).

光電変換で起こる電流値が小さくなると、その電流値を測定するのが困難になることがある。電流よりも電圧を測定した方が楽な場合が多いので、そのような場合に本実施の形態が有効になる。   When the current value generated by photoelectric conversion becomes small, it may be difficult to measure the current value. Since it is often easier to measure the voltage than the current, this embodiment is effective in such a case.

なお、電流値A、ダイオードの順方向特性は毎回測定しなくても、温度が変化したことが明らかな場合や決められた所定時間ごとに測定し、メモリ8に記憶しておくという方法でもよい。また、電流値の測定順序は上記の各実施の形態における電流値A、B、C(又はC’)の順に限定されるものではない。ただし、電流値B、C(又はC’)を測定した後に電流値Aを測定する場合は、十分に時間をおいてショットキー・バリア・ダイオード1が周囲温度になるまで待つ必要がある。また、ショットキー・バリア・ダイオード1の開放電圧を測定するステップS14は図8のステップS13の前に実行してもよい。   Note that the current value A and the forward characteristic of the diode may be measured every time when it is clear that the temperature has changed or at a predetermined time and stored in the memory 8 without being measured each time. . Further, the measurement order of the current values is not limited to the order of the current values A, B, and C (or C ′) in the above embodiments. However, when the current value A is measured after measuring the current values B and C (or C ′), it is necessary to wait until the Schottky barrier diode 1 reaches the ambient temperature after a sufficient time. Further, step S14 for measuring the open-circuit voltage of the Schottky barrier diode 1 may be executed before step S13 in FIG.

1 ショットキー・バリア・ダイオード
2、105 金属薄膜
3 SOI層
4 電圧源
5 電流計
6、13 制御手段
7 測定データ処理手段
8 メモリ
9 計算手段
10 出力手段
11 電圧計
12 スイッチ
100 熱型センサ
101 空洞
102 シリコン酸化膜
103、107 配線
104 シリコン層(SOI層)
105 金属薄膜
106 熱吸収材料
108 支持基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Schottky barrier diode 2,105 Metal thin film 3 SOI layer 4 Voltage source 5 Ammeter 6,13 Control means 7 Measurement data processing means 8 Memory 9 Calculation means 10 Output means 11 Voltmeter 12 Switch 100 Thermal sensor 101 Cavity 102 Silicon oxide film 103, 107 Wiring 104 Silicon layer (SOI layer)
105 Metal thin film 106 Heat absorption material 108 Support substrate

Claims (4)

赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射せず、かつ、前記ショットキー・バリア・ダイオードに逆バイアス電圧を印加した状態で、前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Aを測定する第1の電流値測定ステップと、
前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射し、かつ、前記ショットキー・バリア・ダイオードに逆バイアス電圧を印加した状態で、前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Bを測定する第2の電流値測定ステップと、
前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射し、かつ、前記ショットキー・バリア・ダイオードを短絡状態にして、前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Cを測定する第3の電流値測定ステップと、
前記電流値Bから前記電流値Cを減算した差分値と前記電流値Aとに基づいて計算を行い、前記ショットキー・バリア・ダイオードを用いた熱型センサの温度変化を推定する計算ステップと
を含むことを特徴とする熱型赤外線検出方法。
The current value A of the Schottky barrier diode is measured in a state where the infrared ray from the infrared source is not incident on the Schottky barrier diode and a reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode. A first current value measuring step,
In the state where the infrared rays from the infrared source are incident on the Schottky barrier diode and a reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode, the current value B of the Schottky barrier diode is A second current value measuring step for measuring;
Infrared light from the infrared light source is incident on the Schottky barrier diode, and the Schottky barrier diode is short-circuited to measure a current value C of the Schottky barrier diode. Current value measuring step of
A calculation step of performing a calculation based on a difference value obtained by subtracting the current value C from the current value B and the current value A, and estimating a temperature change of a thermal sensor using the Schottky barrier diode; A thermal infrared detection method comprising:
赤外線発生源からの赤外線をショットキー・バリア・ダイオードに入射しない状態で、前記ショットキー・バリア・ダイオードの順方向特性を測定する順方向特性測定ステップと、
前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射せず、かつ、前記ショットキー・バリア・ダイオードに逆バイアス電圧を印加した状態で、前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Aを測定する第1の電流値測定ステップと、
前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射し、かつ、前記ショットキー・バリア・ダイオードに逆バイアス電圧を印加した状態で、前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Bを測定する第2の電流値測定ステップと、
前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射した状態で、前記ショットキー・バリア・ダイオードの開放電圧を測定する開放電圧測定ステップと、
前記開放電圧測定ステップで測定された前記開放電圧から推定した光電効果電流を電流値C’として測定する第3の電流値測定ステップと、
前記電流値Bから前記電流値C’を減算した差分値と前記電流値Aとに基づいて計算を行い、前記ショットキー・バリア・ダイオードを用いた熱型センサの温度変化を推定する計算ステップと
を含むことを特徴とする熱型赤外線検出方法。
A forward characteristic measuring step for measuring the forward characteristic of the Schottky barrier diode in a state where infrared rays from an infrared source are not incident on the Schottky barrier diode;
The current value A of the Schottky barrier diode is not incident on the Schottky barrier diode and the reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode. A first current value measuring step for measuring
In the state where the infrared rays from the infrared source are incident on the Schottky barrier diode and a reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode, the current value B of the Schottky barrier diode is A second current value measuring step for measuring;
An open circuit voltage measurement step for measuring an open circuit voltage of the Schottky barrier diode in a state where infrared light from the infrared light source is incident on the Schottky barrier diode;
A third current value measuring step of measuring the photoelectric effect current estimated from the open voltage measured in the open voltage measuring step as a current value C ′;
A calculation step of performing a calculation based on a difference value obtained by subtracting the current value C ′ from the current value B and the current value A, and estimating a temperature change of a thermal sensor using the Schottky barrier diode; A thermal infrared detection method comprising:
ショットキー・バリア・ダイオードを有する熱型センサと、
外部の赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに照射し又は遮断する光制御手段と、
前記ショットキー・バリア・ダイオードにバイアス電圧を印加する電圧源と、
前記ショットキー・バリア・ダイオードに流れる電流を測定する電流計と、
前記ショットキー・バリア・ダイオードに対して、前記光照射制御手段を制御して前記赤外線発生源からの赤外線を入射せず、かつ、前記電圧源から逆バイアス電圧を印加した状態での前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Aと、前記光照射制御手段を制御して前記赤外線発生源からの赤外線を入射し、かつ、前記電圧源から逆バイアス電圧を印加した状態での前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Bと、前記赤外線発生源からの赤外線を入射し、かつ、前記ショットキー・バリア・ダイオードを短絡状態としたときの前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Cとを、それぞれ前記電流計により測定して記憶する電流値測定制御手段と、
前記電流値測定手段により測定し記憶された前記電流値Bから前記電流値Cを減算した差分値と前記電流値Aとに基づいて計算を行い、前記熱型センサの温度変化を推定する計算手段と
を備えることを特徴とする熱型赤外線検出装置。
A thermal sensor having a Schottky barrier diode;
Light control means for irradiating or blocking the Schottky barrier diode with infrared rays from an external infrared source;
A voltage source for applying a bias voltage to the Schottky barrier diode;
An ammeter for measuring the current flowing through the Schottky barrier diode;
The Schottky in a state in which the light irradiation control means is controlled to make the infrared radiation from the infrared generation source not incident on the Schottky barrier diode and a reverse bias voltage is applied from the voltage source. The current value A of the barrier diode and the Schottky barrier in a state in which infrared light from the infrared light source is incident by controlling the light irradiation control means and a reverse bias voltage is applied from the voltage source A current value B of the diode, and a current value C of the Schottky barrier diode when the infrared light from the infrared light source is incident and the Schottky barrier diode is in a short-circuit state, Current value measurement control means for measuring and storing by the ammeter;
Calculation means for performing a calculation based on a difference value obtained by subtracting the current value C from the current value B measured and stored by the current value measurement means and the current value A, and estimating a temperature change of the thermal sensor. And a thermal infrared detecting device.
ショットキー・バリア・ダイオードを有する熱型センサと、
外部の赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに照射し又は遮断する光制御手段と、
前記ショットキー・バリア・ダイオードにバイアス電圧を印加する電圧源と、
前記ショットキー・バリア・ダイオードに流れる電流を測定する電流計と、
前記電圧源と前記ショットキー・バリア・ダイオードとの間の経路を接続又は遮断するスイッチ手段と、
前記光照射制御手段を制御して前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射しない状態で、前記ショットキー・バリア・ダイオードの順方向特性を測定して記憶する順方向特性測定手段と、
前記光照射制御手段を制御して前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射せず、かつ、前記電圧源から逆バイアス電圧を前記ショットキー・バリア・ダイオードに印加した状態での前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Aと、前記光照射制御手段を制御して前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射し、かつ、前記電圧源から逆バイアス電圧を前記ショットキー・バリア・ダイオードに印加した状態での前記ショットキー・バリア・ダイオードの電流値Bとを前記電流計により測定する電流値測定制御手段と、
前記光照射制御手段を制御して前記赤外線発生源からの赤外線を前記ショットキー・バリア・ダイオードに入射した状態で、前記スイッチ手段を制御して前記電圧源と前記ショットキー・バリア・ダイオードとの間の経路を遮断して前記ショットキー・バリア・ダイオードの開放電圧を測定して記憶する開放電圧測定制御手段と、
前記開放電圧測定制御手段で測定された前記開放電圧から前記順方向特性測定手段で測定された前記順方向特性に基づいて推定した光電効果電流を電流値C’として記憶する光電効果電流推定手段と、
前記電流値Bから前記電流値C’を減算した差分値と前記電流値Aとに基づいて計算を行い、前記熱型センサの温度変化を推定する計算手段と
を備えることを特徴とする熱型赤外線検出装置。
A thermal sensor having a Schottky barrier diode;
Light control means for irradiating or blocking the Schottky barrier diode with infrared rays from an external infrared source;
A voltage source for applying a bias voltage to the Schottky barrier diode;
An ammeter for measuring the current flowing through the Schottky barrier diode;
Switch means for connecting or blocking a path between the voltage source and the Schottky barrier diode;
Forward characteristics for measuring and storing the forward characteristics of the Schottky barrier diode in a state where the infrared light from the infrared source is not incident on the Schottky barrier diode by controlling the light irradiation control means Measuring means;
A state in which the light irradiation control means is controlled so that the infrared light from the infrared generation source is not incident on the Schottky barrier diode, and a reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode from the voltage source The Schottky barrier diode current value A and the light irradiation control means are controlled so that infrared light from the infrared generation source is incident on the Schottky barrier diode and reversely applied from the voltage source. Current value measurement control means for measuring, with the ammeter, a current value B of the Schottky barrier diode in a state where a bias voltage is applied to the Schottky barrier diode;
In the state where the light irradiation control means is controlled and the infrared rays from the infrared generation source are incident on the Schottky barrier diode, the switch means is controlled to control the voltage source and the Schottky barrier diode. An open-circuit voltage measurement control means for measuring and storing the open-circuit voltage of the Schottky barrier diode by blocking the path between
Photoelectric effect current estimation means for storing a photoelectric effect current estimated based on the forward characteristic measured by the forward characteristic measurement means from the open voltage measured by the open voltage measurement control means as a current value C ′; ,
A thermal type comprising: a calculation means for performing a calculation based on a difference value obtained by subtracting the current value C ′ from the current value B and the current value A, and estimating a temperature change of the thermal type sensor. Infrared detector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105891765A (en) * 2015-03-08 2016-08-24 张兰花 Equipment for intelligent detection of electric meter defects
WO2018016006A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 パイオニア株式会社 Electromagnetic wave detection device
JP2018036098A (en) * 2016-08-30 2018-03-08 パイオニア株式会社 Electromagnetic wave detection device

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