[发明专利]热电型红外线检测元件及使用其的红外线传感器

说明书

技术领域

本发明涉及检测红外线的热电型红外线检测元件以及使用其的红外线传感器。

背景技术

通过热电效应检测红外线的热电型红外线检测元件（热电元件），被广泛地用于检测人体活动的人体检测传感器等的红外线传感器中。

热电效应是通过温度变化在表面产生电荷的现象，在热电型红外线检测元件中，如果在基于自发极化的电荷被外部空气中的离子等中和的平衡状态下射入红外线，则红外线被转换成热而热电体基板的温度变化，由于该温度变化，使电荷的平衡状态崩溃，在热电体基板的表面产生电荷。

作为使用了热电型红外线检测元件的红外线传感器，广泛知晓有在一个封装中收纳热电型红外线检测元件、和对通过热电型红外线检测元件中产生的电荷的移动而流动的电流进行电流电压转换来输出电压信号的电流电压转换电路的传感器。在这种红外线传感器中，热电型红外线检测元件的阻抗为非常大的100GΩ左右，从热电型红外线检测元件输出的电流（输出电流）非常微弱。因此，作为电流电压转换电路，广泛知晓有使用了在栅极上连接热电型红外线检测元件的阻抗转换用场效应晶体管（FET）、和用于设定该场效应晶体管的栅极电位的电阻的电路。

作为上述热电型红外线检测元件，在一张热电体基板上形成了两个受光部（红外线受光部）的双元元件（双元型的热电型红外线检测元件）、以及在一张热电体基板上形成了四个受光部的四元元件（四元型的热电型红外线检测元件）被广泛实用化。此外，作为热电型红外线检测元件，在一张热电体基板上形成了一个受光部的单一元件（单一型的热电型红外线检测元件）也被实用化。

上述热电型红外线检测元件，采用PbTiO₃、PZT（：Pb（Zr、Ti）O₃）等陶瓷材料、LiTaO₃等单结晶材料以及PVF₂等高分子材料等的热电材料来作为热电体基板的材料。而且，受光部由形成在热电体基板厚度方向的两面上并相互对置的两个为一组的电极、以及在热电体基板上被该两个为一组的电极夹着的部分构成。此外，采用NiCr等具有导电性的红外线吸收材料来作为各电极的材料。

而且，作为上述热电型红外线检测元件，广泛知晓有在热电体基板的中央部形成多个受光部、在热电体基板的两端部分别形成输出端子部、在热电体基板厚度方向的两面上分别形成将受光部的电极与输出端子部连接的布线部的元件（例如，文献1：日本专利公报第3773623号）。文献1所公开的热电型红外线检测元件采用NiCr来作为受光部的电极、输出端子部以及布线部的材料。

可是，在使用了热电型红外线检测元件的红外线传感器中，即使在不存在来自检测对象（例如，人体等）的红外线射入热电型红外线检测元件的受光部的状态下，也存在由于周围环境（使用环境）的温度变化而产生误动作的情况。因此，在这种红外线传感器中，使用如下双元型的热电型红外线检测元件：构成为同时输入到两个受光部中的外部噪声（周围环境的温度变化等）被消除（例如，文献2：国际公开WO2006／120863，文献3：国际公开WO2006／112122）。

在此，在文献3中，记载有如下红外线传感器：将热电型红外线检测元件收纳到由一面开放的箱状封装主体、和堵塞该封装主体的上述一面并使红外线透过的光学滤波器构成的封装中。而且，在文献3中，记载有使用由绝缘性的陶瓷形成的部件来取代金属制的部件而作为封装主体。

而且，以往以来提出有能够减小由于周围环境的温度变化而突发产生的爆裂噪声的热电型红外线检测元件（例如，文献4：日本公开专利公报平10－300570号）。文献4所公开的热电型红外线检测元件为，在单结晶的LiTaO₃基板中，将被两个为一组的电极夹着的第一部分作成自发极化的方向恒定的单区域构造，将第一部分以外的第二部分作成自发极化的方向随机的多区域构造。

在以往的红外线传感器中，作为将周围环境的温度变化传递给热电型红外线检测元件的路径，例如考虑有：从封装经由该封装内的气体传递给热电型红外线检测元件的路径、从封装经由在该封装内支撑热电型红外线检测元件的物体传递给热电型红外线检测元件的路径、以及通过来自封装的热辐射而传递给热电型红外线检测元件的路径等。

因此，在以往的红外线传感器中，考虑有：由于封装的形状或材料、封装与热电型红外线检测元件之间的距离、以及构成电流电压转换电路的电路元件与热电型红外线检测元件之间的相对位置关系等，而使周围环境的温度变化对热电型红外线检测元件的受光部带来的影响不同。