I sensori a infrarossi (IR) possono essere suddivisi in due categorie principali in base al loro meccanismo di rilevamento:
1. Rivelatori termici
Questi sensori funzionano assorbendo radiazioni infrarosse, il che provoca una variazione di temperatura dell'elemento rivelatore. Questa variazione di temperatura determina quindi una variazione misurabile di una qualche proprietà fisica del materiale (come tensione, resistenza o capacità). Generalmente presentano un'ampia risposta spettrale (sono sensibili a una vasta gamma di lunghezze d'onda IR), ma tendono ad avere tempi di risposta più lenti rispetto ai rivelatori quantistici.
- Sensori piroelettrici: Rilevare i cambiamenti di temperatura tramite l'effetto piroelettrico, generando una tensione. Questa è la categoria sensori piroelettrici appartenere a.
- Sensori a termopila: Sono costituite da più termocoppie collegate in serie o in parallelo. La radiazione infrarossa assorbita crea una differenza di temperatura, generando una tensione tramite l'effetto Seebeck.
- Bolometri/Microbolometri: Misura la variazione della resistenza elettrica di un materiale al variare della sua temperatura a causa dell'assorbimento di radiazioni infrarosse. Comunemente utilizzata nelle termocamere.
2. Rivelatori quantistici (o fotonici)
I rivelatori quantistici funzionano grazie all'interazione diretta dei fotoni infrarossi incidenti con gli elettroni presenti nel materiale semiconduttore del rivelatore. Questa interazione eccita gli elettroni, generando portatori di carica liberi (coppie elettrone-lacuna) che vengono poi rilevati come una variazione di corrente o di tensione. Questi rivelatori offrono in genere tempi di risposta molto più rapidi e una maggiore sensibilità rispetto ai rivelatori termici, ma la loro risposta spettrale è solitamente limitata a specifici intervalli di lunghezza d'onda e spesso richiedono raffreddamento per prestazioni ottimali, soprattutto per le lunghezze d'onda più elevate.
- Rivelatori fotovoltaici (fotodiodi): Si genera una tensione quando i fotoni creano coppie elettrone-lacuna in prossimità di una giunzione pn.
- Rivelatori fotoconduttivi: La loro resistenza elettrica cambia quando i fotoni assorbiti generano portatori di carica liberi.
- Rivelatori fotoemissivi: Emissione di elettroni da un materiale fotocatodico quando colpito da fotoni sufficientemente energetici (meno comune nella tipica gamma IR).
Pertanto, i due tipi fondamentali sono i rivelatori termici e i rivelatori quantistici, che si distinguono a seconda che rispondano all'effetto termico della radiazione infrarossa o all'interazione quantistica dei singoli fotoni.