20世紀80年代開始，非制冷紅外焦平面陣列探測器在美國軍方支持下發展起來的，在1992年全部研發完成后才對外公布。初期技術路線包括德州儀器研制的BST熱釋電探測器和霍尼韋爾研制的氧化釩（VOx）微測輻射熱計探測器。后來由于熱釋電技術本身的一些局限性，微測輻射熱計探測器逐漸勝出。2009年，L-3公司最終宣布停止繼續生產熱釋電探測器。

之后，法國的CEA/LETI以及德州儀器公司又分別研制了非晶硅（a-Si）微測輻射熱計探測器。霍尼韋爾后來把技術授權給數家公司生產制造，CEA/LETI的技術在新成立的ULIS公司生產。而后的近20年內，美國的非制冷探測器發生過多次的公司并購重組，目前世界上主要的非制冷焦平面探測器制造商及各自的市場份額如圖1所示。

從目前到未來相當長的時間內，非制冷市場將是VOx技術與a-Si技術兩者競爭的舞臺。由于VOx發展時間長，并且美國是全球最大的紅外市場，所以VOx探測器目前占據的市場份額處于領先地位。

圖1主要非制冷焦平面探測器制造商及市場份額

非制冷紅外焦平面探測器工作原理

非制冷紅外焦平面探測器由許多MEMS微橋結構的像元在焦平面上二維重復排列構成，每個像元對特定入射角的熱輻射進行測量，其基本原理（圖2）：a):紅外輻射被像元中的紅外吸收層吸收后引起溫度變化，進而使非晶硅熱敏電阻的阻值變化；b):非晶硅熱敏電阻通過MEMS絕熱微橋支撐在硅襯底上方，并通過支撐結構與制作在硅襯底上的COMS獨處電路相連；c):CMOS電路將熱敏電阻阻值變化轉變為差分電流并進行積分放大，經采樣后得到紅外熱圖像中單個像元的灰度值。

圖2 非晶硅紅外探測器工作原理

為了提高探測器的響應率和靈敏度，要求探測器像元微橋具有良好的熱絕緣性，同時為保證紅外成像的幀頻，需使像元的熱容盡量小以保證足夠小的熱時間常數，因此MEMS像元一般設計成如圖3所示的結構。利用細長的微懸臂梁支撐以提高絕熱性能，熱敏材料制作在橋面上，橋面盡量輕、薄以減小熱質量。在襯底制作反射層，與橋面之間形成諧振腔，提高紅外吸收效率。像元微橋通過懸臂梁的兩端與襯底內的CMOS讀出電路連接。所以，非制冷紅外焦平面探測器是CMOS-MEMS單體集成的大陣列器件。

圖3 非晶硅紅外探測器結構

(3）應用領域

非制冷紅外探測器在軍事和商用領域具有非常廣泛的應用：

（a）軍事領域

軍事領域應用包括武器熱觀瞄（TWS）、便攜式視覺增強、車載視覺增強（DVE）、遠程武器站（RWS）、無人機（UAV）、無人駕駛地面車輛、觀察指揮車、火控和制導等，如圖4所示。

圖4 非制冷紅外探測器在軍事領域的主要應用

（b）熱像測溫領域

熱像測溫用于預防性檢測，例如對電力輸電線路、發電設備、機械設備等通過紅外熱像儀檢測異常發熱區域，可以預防重大停機以及事故的發生。在建筑方面，用于檢測房屋的隔熱效果、墻壁外立面、空鼓、滲水和霉變等。其它的領域還包括產品研發、電子制造、醫學測溫和制程控制等，如圖5所示。

圖5 非制冷紅外探測器在熱像測溫領域的主要應用

（c）商用視覺增強領域

商用視覺增強的主要應用包括消防營救、安防監控、車載、船載的紅外視覺增強等，如圖6所示。主要是利用紅外成像無需外界光源、較強的穿透煙霧的能力、作用距離遠、成像對比度強等優勢，對人眼視覺進行有效的補充。

圖6非制冷紅外探測器在商用視覺增強領域的主要應用

非制冷紅外探測器主要制造廠商美國FLIR SYSTEMS公司技術發展情況

（一）Boson長波紅外熱像儀機芯重新定義了尺寸、重量和功率(SWaP)的革新標準，再次引領行業先鋒。Boson采用FLIR全新的XIR?可擴展紅外視頻處理架構，在融合 了先進的圖像處理技術、視頻分析功能、外圍傳感器驅動、以及數個工業標準通信 接口的同時，仍保持了極低的功耗。此外，Boson提供種類繁多的鏡頭供客戶選擇， 因此，熱像儀機芯的最終尺寸和重量根據鏡頭選擇而定。Boson小巧、輕便、功能強大。

（二）FLIR Lepton® 是一款長波紅外（LWIR）熱像儀，價格不到傳統熱像儀的十分之一。Lepton擁有80 × 60有效像素的分辨率，可將熱成像技術用于新一代電子設備，能夠滿足工作、娛樂和任務關鍵型應用的需求。

Lepton擁有三種不同型號： 50°視場角（不帶快門）、25°視場角（不帶快門）以及 50°視場角（帶快門，手動校準）。

（三）Tau 2 具有以下兩個重要突破：

FLIR 還提供了三種低成本的 Tau 2 選擇，以用于不需要高分辨率成像的應用：

Tau 2 160，160×128，25 μ-像元間距

Tau 2 162，160×128，50 μ-像元間距

Tau 2 168，160×128，34 μ-像元間距