热释电探测器是一种热探测器,是利用红外线的热效应及材料的热释电效应来测量红外辐射能量的传感器。由于其具有室温探测、无需外接偏置、探测率高、可靠性高、响应光谱宽、响应速度快等优点,被广泛地应用于军事和民用的各个领域。本文设计热释电单元探测器敏感单元结构,考虑应用背景为背景辐射测量。热释电探测器的性能表现受以下几个因素的影响:红外辐射的吸收、热学温升特性和力学机械稳定性等。为了研究热释电探测器的相关性能,本文采用IntelliSuite微机电有限元仿真分析软件构建了基于敏感元面积为1200μm×1200μm的三种敏感单元结构的三维有限元模型。仿真分析了不同支撑柱结构参数对热释电探测器热学性能和力学性能的影响,重点分析支撑柱结构形状和接触面积大小对热释电探测器性能的影响,得到最优化热释电探测器敏感单元结构参数。利用Essential Macleod光学薄膜仿真分析软件分析红外吸收膜对热释电探测器红外辐射吸收性能的影响。通过控制变量法改变吸收膜系中各膜层厚度,仿真器件辐照吸收,得到最优化热释电探测器吸收膜系条件。得出膜系吸收率主要受吸收层厚度影响,钽酸锂晶体层的厚度主要影响吸收率曲线的峰值位置。当敏感单元结构吸收层采用10nm镍铬金属吸收层、钽酸锂晶片为9.5μm、反射层采用200nm镍铬金属层情况下,在实验波段14~16μm波段内辐射吸收最高。并针对小角度入射情况进行了膜系吸收情况分析仿真实验。本文最后根据对热释电探测器热学、力学、光学性能分析的结果,得出一种性能较好的热释电探测器敏感单元结构。加载经过系统地计算得出的热流密度。提取了此结构探测器敏感元各温升区域的温升曲线,计算这种结构条件下从温升开始到热平衡时的平均热释电电流输出。并进行了误差分析。进一步预估热释电探测器性能,对热释电探测器的结构设计有着重要的参考意义。