MRB 1277
или полупроводникови термодвойки са свързани последователно и образуват термобатарея. Всичко обаче не е толкова просто. Чувствителността на термоелемента зависи от три фактора, които влияят върху него: коефициентът на Seebeck, излъчвателната способност на абсорбера и топлопроводимостта на водещите проводници, свързващи връзките един с друг и с микроволтметъра. Дългогодишният опит в проектирането и работата на термоелектрични преобразуватели на интензитета на оптичното излъчване показа, че повишаването на чувствителността на такъв сензор изисква избор на материали с максималната възможна стойност на коефициента на Seebeck (например преход бисмут-антимон), увеличаване на излъчвателната (и съответно абсорбционната) способност на абсорбера (например чрез почерняването му), минимизиране на топлопроводимостта на захранващите проводници и масата на абсорбаторът. Измервателната верига обикновено е миливолтметър, чиито показания съответстват на термоЕМП.
За разлика от термоелемента, който, както вече знаем от предишния, е генераторен сензор, болометричният сензор принадлежи към групата на параметричните сензори, тъй като когато се нагрява от оптично излъчване, електрическото съпротивление служи като променлива изходна стойност. Металните болометри, изработени от платина или никел, все повече се заменят с термистори, които се основават на оксиди на никел, магнезий, кобалт, които имат по-малък топлинен капацитет и по-висок температурен коефициент на съпротивление, което осигурява на сензора по-голяма чувствителност. Например при стайна температура за метали този коефициент е -0,005 / ° C, а за термистори 0,06 / '' C, т.е. много по-високо. Както можете да видите, термисторите са полупроводници и техният температурен коефициент на съпротивление е отрицателен. всичкопо-често болометрите се изработват от Ge, Si, AsSc-t.
Криогенните температури спомагат за подобряване на редица характеристики и параметри на болометрите: температурният коефициент на съпротивление се увеличава, топлинният капацитет намалява, източниците на температурно зависим шум се потискат.Освен това ултраниските температури значително увеличават съпротивлението на полупроводниковите болометри, което улеснява тяхното съгласуване с електронни схеми.
Способността на болометричните сензори да работят при криогенни температури направи възможно създаването на свръхпроводящи болометри. 72
Те работят при преходните температури на полупроводниците, когато съпротивлението им се променя рязко с промяната на температурата, поради което чувствителността се увеличава значително и нейният праг намалява.
Въпреки това, сериозен недостатък на свръхпроводящите болометри е необходимостта от строг контрол и стабилизиране на тяхната работна температура, за да се избегнат нежелани отклонения на съпротивлението от номиналната стойност.
През последните години бяха разработени високотемпературни свръхпроводящи материали за болометри, по-специално барий-меден итриев оксид.
Измервателната верига обикновено е обикновен (с четири рамена) мост (мост на Уинстън). И тук падащият лъчист поток се преобразува от абсорбера в топлина, която действа върху резистора, включен в рамото на моста. В съвременните болометрични сензори един идентичен абсорбиращ резистор е свързан към противоположните рамена на моста, но едно от тях е екранирано от измерения лъчист поток, което осигурява независимост на изходната стойност на болометъра от температурни промени в определени граници.
В сензорите от този тип чувствителният елемент е фероелектричен абсорбер на падащия радиационен поток.Фероелектричните материали имат постоянен вътрешен диполен момент. Това означава, че атомните диполи на дадено вещество имат предпочитана посока на електрическа поляризация дори при липса на външно електрическо поле, приложено към материала.
При всяка температура под точката на Кюри вътрешната поляризация на сегнетоелектрик не се проявява по никакъв начин на повърхността, тъй като нейното влияние се компенсира от свободни носители на заряд вътре или извън материала, мигриращи към повърхностите. Промените в температурата причиняват съответните промени в поляризацията, което води до измерими вариации на повърхностния заряд. В комбинация с подходяща електронна схема такъв чувствителен елемент образува пироелектричен сензор, чийто изход е електрически ток или напрежение, пропорционално на скоростта на промяна на температурата.