热电堆传感器关键器件——苏州MEMS加工

热电堆红外传感器是基于 Seebeck 效应的红外辐射热电转换器件，任何高于绝对零度的物体均会向外辐射红外光线（光刻加工），辐射强度和频率与温度成正比，当热电堆芯片吸收物体辐射的红外光时，通过内部串联的多对热电偶，将其转化为电压信号，根据输出电压信号确定物体的温度。

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因为被测物体每变化 1°C，热电堆传感器输出仅仅增加50uV~100uV，这样0.1°C 分辨率对应的输出电压变化只有5uV~10uV，所以选择热电堆探头至好选用高灵敏度的。

正是因为热电堆传感器输出的信号如此微弱，使得经放大后的电压误差也需要很小，只有零漂移自稳零类型的运放，才能满足信号的放大调理。这类运放内部有一个主放大器，还有一个辅力的放大器，用于每隔 us 级别的时间间隔自动校准失调电压，还有Clock 时钟同步电路，以实时保证失调电压为至小值，特别适用于甚低频信号的放大调理。

目前市面上常见的高精度零漂移运放有如下一些型号。

如果要实现额温枪的精度为±0.3°C 以内，那么热电堆在0.3°C 产生的电压仅为15uV~30uV，意味着运放的至大失调电压值都不能大于15uV~30uV。

另外，为了提高热电堆探头输出的信噪比，热电堆内部等效的电阻值也是关键因素之一，电阻的阻值越大，其输出热噪声就会相应更大。

而热电堆传感器内阻为100kΩ 左右，属于比较大的电阻，这样要求运放的输入偏置电流必须是pA 级别的才能减少带来的误差，所以运放只能是CMOS 架构的。运放的反馈电阻需要并联一个100nF 电容，把整个电路的带宽限制在10Hz 以内，充分降低放大电路的输出噪声。至重要的是运放的1/f 噪声，需要选用5uVpp 以内的以提高信噪比。

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