电容式非制冷红外焦平面阵列设计及优化

摘要

提出一种基于MEMS工艺弯折双材料悬臂梁结构的电容式非制冷红外焦平面成像阵列(FPA, Focal Plate Array).并利用软件CoventorWare对器件的物理学特性进行有限元模拟分析.发现FPA的温度响应度和位移响应度与辐射能量呈线性关系;得到热时间常数、位移、温度灵敏度与铝膜与二氧化硅厚度比的关系,并得出当比率为0.5～0.6时位移响应最大, 100μm×100μm和50μm×50μm两种尺寸器件的位移灵敏度峰值分别为0.061nm/pW·μm-2和0.008nm/pW·μm-2;随着器件尺寸的增大,其探测能力增强,瞬态响应降低;计算了吸收面与探测极板间的吸合附电压,得到100μm×100μm面板的吸附电压为3.625V～3.750V之间,50μm×50μm面板的吸附电压为10.250V～10.375V之间,以及器件尺寸与吸附电压间的关系.