MWIRdetectoren

MWIRdetectoren (MWIR-Detektoren) sind Halbleiterbauelemente, die Licht im mittleren Infrarotbereich, typischerweise ca. 3 bis 5 Mikrometern, in elektrische Signale umwandeln. Sie dienen der bildgebenden Thermografie, der Spektroskopie und der Zielerkennung in Bereichen wie Sicherheit, Verteidigung, Industrie und Umweltmonitoring.

Die wichtigsten Detektortypen umfassen HgCdTe (MCT), InSb und Quantum-Well-Infrared-Detectors (QWIP). HgCdTe bietet eine gut abstimmbare Bandlücke und damit breite MWIR-Abdeckung durch Variation der Hg/Cd-Te-Verhältnisse; InSb zeigt hohe Empfindlichkeit im unteren MWIR-Bereich. QWIP-basierte Detektoren erlauben eine gezielte Spektralabstimmung durch mehrstufige Quantentiefenstrukturen. Es gibt auch ungekühlte Mikrobolometer auf Basis von Materialien wie VOx oder amorphem Si/SiGe, doch für hohe Bildleistung im MWIR dominieren gekühlte Photonendetektoren, die beim Absorptionseffekt eine schnelle, direkte Messung ermöglichen.

In der Praxis werden diese Detektoren meist als Focal-Plane-Arrays (FPA) realisiert und mit einem Readout Integrated Circuit (ROIC) zu großen Arrays verbunden. Die Detektoren sind typischerweise gekühlt, oft auf Tiefsttemperaturen (etwa 77 K oder darunter), um Dunkelströme und Rauschen zu minimieren. Die Kühlung erfolgt mittels Stirling- oder anderen kryogenen Kühlungen; ungekühlte MWIR-Geräte existieren zwar, ermöglichen aber meist deutlich geringere Leistung.

Wichtige Leistungskennzahlen sind der Detektordruck D*, die Empfindlichkeit (Responsivity), das Noise-Equivalent-Temperature-Difference NETD sowie das Dynamikbereich. Weitere Herausforderungen umfassen Materialqualität, Thermalmanagement, Echtzeit-ROIC-Verarbeitung und Kosten. Trends zielen auf höhere Temperaturen, bessere Integration mit ROIC, kleinere Pixelpitch und verbesserte Spektralabstimmung.