(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210866359.1 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 江苏创芯海微科技有限公司 地址 214135 江苏省无锡市新吴区菱湖大 道200号E2-112 (72)发明人 丁雪峰　张琛琛　倪悦　毛海央　 (74)专利代理 机构 无锡华源专利商标事务所 (普通合伙) 32228 专利代理师 过顾佳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 MEMS热电堆探测器性能仿真方法及装置 (57)摘要 本发明涉及一种MEMS热电堆探测器性能仿 真方法及装置。 其提供待性能仿真的热电堆探测 器， 并确定所述热电堆探测器的红外加权吸收 率； 利用一热辐射装置对上述的热电堆探测器热 辐射时， 以得到在所述热辐射装置热辐射下的热 辐射输出电压， 根据热辐射输出电压、 红外加权 吸收率αq以及黑体辐射加权功率密度Mz仿真确 定热电堆探测器的性能。 本发明能有效实现对热 电堆芯片性能的仿真计算， 提高仿真计算的精度 与可靠性。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115238496 A 2022.10.25 CN 115238496 A 1.一种MEMS热电堆探测器性能仿真方法， 其特 征是： 提供待性能仿真的热电堆探测器， 并确定所述热电堆探测器的红外加权吸收率αq， 其 中， 在确定所述热电堆探测器 的红外加权吸收率αq时， 将所需不 同波长的红外光波分别依 次入射到热电堆探测器红外吸收区相应的红外吸收设定区域， 以确定每个红外吸收设定区 域在所入射红外光波下 的点吸收率， 以及与入射红外光波对应的黑体在温度T下 的黑体辐 射区间功率密度； 根据每个红外吸收设定区域的点吸收率以及黑体辐射功率 区间功率密度， 加权计算后 得到热电堆探测器的红外加权吸 收率αq与黑体辐射加权功率密度Mz； 利用一标准黑体对上述的热电堆探测器热辐射 时， 以得到在所述标准黑体热辐射下的 热辐射输出电压， 根据热辐射输出电压、 红外加权吸收率αq以及黑体辐射加权功率密度Mz仿 真确定所述待性能仿真热电堆探测器的性能。 2.根据权利要求1所述的MEMS热电堆探测器性能仿真方法， 其特征是： 确定热电堆探测 器的红外加权吸收率αq时， 红外光波利用显微红外光谱仪产生并入射到相应的红外吸收设 定区域； 显微红外光谱仪产生红外光波的光斑大小可调， 以使得红外光波的光斑与 所述红外光 波所入射的红外吸收设定区域匹配， 显微红外光谱仪产生红外光波的光斑大小为1μm～ 1000 μm。 3.根据权利要求1所述的MEMS热电堆探测器性能仿真方法， 其特征是， 根据每个红外吸 收设定区域的点吸 收率， 加权计算得到红外加权吸 收率αq时， 则有： 其中， 为红外吸收设定区域在波长为λi的点吸收率， n为入射到红外吸收设定区域的 红外光波数量， Sj为第j个红外吸 收设定区域的面积， m为热电堆吸 收区的设定区域的数量。 4.根据权利要求3所述的MEMS热电堆探测器性能仿真方法， 其特征是， 黑体在温度T下 的黑体辐射区间功率密度为： 其中， M( λi, λi+Δλi,T)为黑体辐射区间功率密度， λi为第i个入射到红外吸收设定区域 红外光波的波长， T为 黑体的绝对温度， c为 光速， h为普朗克常数， κ 为波尔兹曼常数； 根据所述 黑体在温度T下的黑体辐射区间功率密度， 则黑体辐射加权功率密度Mz为： 其中， Δ λi为第i个入射到红外吸 收设定区域红外光波的波长区间宽度。 5.根据权利要求1所述的MEMS热电堆探测器性能仿真方法， 其特征是， 热电堆探测器为权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115238496 A 2悬臂梁型热电堆探测器时， 红外加权吸收率αq包括上表 面红外加权吸收率αq1以及下表 面红 外加权吸 收率αq2， αq＝αq1+αq2， 其中， 上表面红外加权吸收率αq1为将红外光波入射到热电堆探测器的红外吸收设定区域正 面得到的加权吸收率， 下表面红外加权吸收率αq2为红外光波反射到热电堆探测器的红外吸 收设定区域背面得到的加权吸 收率。 6.根据权利要求1至5任一项所述的MEMS热电堆探测器性能仿真方法， 其特征是， 所述 热电堆探测器的性能包括响应率， 其中， 根据热辐射输出电压、 红外加权吸收率αq以及黑体辐射加权功率密度Mz确定热电堆探 测器的响应率时， 则有： 其中， Rv为响应率， ΔU 为在标准黑体的热辐射下热电堆探测器的输 出电压， ω为标准黑 体辐射测试中斩波器结构相关系数， S为热电堆探测器红外吸 收区的总面积。 7.根据权利要求1至5任一项所述的MEMS热电堆探测器性能仿真方法， 其特征是， 所述 热电堆探测器红外吸收区的红外吸收设定区域包括热偶、 热偶间、 热端连接端、 金属区域 和/或吸收区纯介质层。 8.根据权利要求2所述的MEMS热电堆探测器性能仿真方法， 其特征是， 显微红外光谱仪 产生红外光波的波长为2.5 μm～ 20 μm。 9.一种MEMS热电堆探测器性能仿真装置， 其特征是， 用于执行权利 要求1所述的MEMS热 电堆探测器性能仿真方法； 包括： 加权确定模块， 对提供的一待性能仿真的热电堆探测器， 并确定所述热电堆探测器的 红外加权吸收率αq， 其中， 在确定所述热电堆探测器的红外加权吸收率αq时， 将所需不同波 长的红外光波分别依次入射到热电堆探测器红外吸收区相应的红外吸收设定区域， 以确定 每个红外吸收设定区域在所入射红外光波 下的点吸收率， 以及与入射红外光波对应的黑体 在温度T下的黑体辐射区间功率密度； 根据每个红外吸收设定区域的点吸收率以及黑体辐射功率 区间功率密度， 加权计算后 得到热电堆探测器的红外加权吸 收率αq与黑体辐射加权功率密度Mz； 标准黑体， 对上述的热电堆探测器热辐射， 以得到在所述热辐射装置热辐射下的热辐 射输出电压； 性能仿真模块， 根据热辐射输出电压、 红外加权吸收率αq以及黑体辐射加权功率密度Mz 确定热电堆探测器的性能。 10.根据权利要求9所述MEMS热电堆探测器性能仿真装置， 其特征是， 根据每个红外吸 收设定区域的点吸 收率， 加权计算得到红外加权吸 收率αq时， 则有： 其中， 为红外吸收设定区域在波长为λi的点吸收率， n为入射到 红外吸收设定区域的权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115238496 A 3