Détecteur infrarouge

Un détecteur infrarouge est un détecteur réagissant à un rayonnement infrarouge (IR). Il peut être de deux types : thermodétecteur ou photodétecteur.

Prototype du détecteur infrarouge à grande vitesse RAPID (plusieurs milliers d'images par seconde), installé sur l'instrument PIONIER.

Exemple de détecteur infrarouge.

Types

On distingue deux types de détecteurs infrarouge : les thermodétecteurs et les photodétecteurs.

Thermodétecteurs

Les thermodétecteurs réagissent à un changement de température par la variation d'une de leurs propriétés physiques : résistance électrique (bolomètre), thermoélectricité (thermocouple, thermopile), pyroélectricité, charge de surface-capacité, dilatation thermique (cellule de Golay)...

Photodétecteurs

Les photodétecteurs fonctionnent par absorption de photons infrarouge et par photogénération de porteurs de charge (effet photovoltaïque ou photoconducteur) créant un excès de courant dans le matériau (photocourant).

Les principaux photodétecteurs sont les photodiodes PN (principalement en tellurure de mercure-cadmium - HgCdTe), les photodiodes PIN à hétérojonction de type II, à base d'antimoine, les photodétecteurs infrarouges à puits quantiques (en anglais : quantum well infrared photodetector (QWIP)) et les photodétecteurs infrarouges à boîtes quantiques (en anglais : quantum dot infrared photodetector (QDIP)).

Avantages et inconvénients

Si la sensibilité et le temps de réponse de photodétecteurs sont meilleures que celles des thermodétecteurs, ainsi que pour les premiers la possibilité de détecter simultanément de multiples longueurs d'onde, les photodétecteurs nécessitent en général d'être refroidis à des températures cryogéniques à cause du bruit thermique.

Exemples

Refroidissement à l'azote liquide.

	Type	Gamme spectrale (μm)	Nombre d'onde (cm-1)
Arséniure d'indium-gallium (InGaAs)	photodiode	0,7-2,6	14300-3800
Germanium	photodiode	0,8-1,7	12500-5900
Sulfure de plomb (PbS)	photoconducteur	1-3,2	10000-3100
Séléniure de plomb (PbSe)	photoconducteur	1,5-5,2	6700-1900
Antimoniure d'indium (InSb)	photoconducteur	1-6,7	10000-1500
Arséniure d'indium (InAs)	photovoltaïque	1-3,8	10000-2600
Siliciure de platine (en) (PtSi)	photovoltaïque	1-5	10000-2000
Antimoniure d'indium (InSb)	photodiode	1-5,5	10000-1800
Tellurure de mercure-cadmium (MCT, HgCdTe)	photoconducteur	0,8-25	12500-400
Tellurure de mercure-zinc (MZT, HgZnTe)	photoconducteur
Tantalate de lithium (LiTaO3)	pyroélectrique
Sulfate de triglycine (en) (TGS et DTGS)	pyroélectrique

La gamme spectrale des détecteurs pyroélectriques ne dépend que des matériaux utilisés pour l'ouverture vers le détecteur. Le pentoxyde de vanadium est souvent utilisé comme détecteur dans les microbolomètres non refroidis.