热释电红外传感器（简称 PIR 传感器）的内部构造核心是为了检测由温度变化（主要是人体红外辐射引起）在热释电材料表面产生的电荷。其关键结构组件如下（从内到外，从核心到外围）：

1. 热释电感应单元 (核心组件)

   • 热释电材料片： 这是传感器的核心。通常是一片（或几片并联）薄薄的材料，例如锆钛酸铅、钽酸锂或陶瓷等具有显著热释电效应的晶体材料。这种材料的特性是：当其温度发生变化（升温或降温）时，其表面会产生与温度变化率成正比的极性相反的电荷（电压）。
   • 差动电极结构： 在热释电材料片的一个面上（最常见的是顶面），制作有两个面积基本相同的、间隔很近但彼此电绝缘的金属化电极。通常设计成“梳状”或“叉指状”结构，以增加有效感测面积。这两个电极的输出是反向并联（串联）的。

2. 场效应晶体管 (FET) 放大器 / 阻抗转换器

   • 热释电材料产生的信号极其微弱（微伏级），并且具有极高的输出阻抗（类似一个电压源串联一个大电阻）。
   • 一个专用的、低噪声的结型场效应晶体管 被集成封装在传感器内部，靠近热释电感应单元。它的主要作用是进行阻抗转换：将高阻抗、微弱的电荷信号转换成低阻抗、相对较强的电压信号，便于后续电路处理。FET 的栅极通过连接线接到感应单元的输出电极上（通常是两个梳状电极的连接点）。

3. 红外滤光片

   • 位于传感器最顶部外壳开口处的内侧或上方。它是一块特殊的塑料或玻璃薄片。
   • 功能： 只允许特定波长范围（主要是人体辐射最强的 8μm - 14μm 远红外线） 的红外线通过，有效滤除其他波长（如可见光、近红外光、环境热辐射干扰）的干扰，提高传感器对人体信号的检测灵敏度和抗干扰能力。它在物理上也起到密封和保护内部感光元件的作用。

4. 封装外壳

   • 通常是一个金属（如 TO-5 或 TO-39 封装）或陶瓷的壳体，将热释电感应单元、场效应管和其他内部结构组件保护起来。
   • 顶部有一个开窗，窗口覆盖着红外滤光片。
   • 底部有引脚：常见的有三个引脚：
     • 源极 (S / Output): FET 的源极输出端，连接后续处理电路的信号输入端。
     • 漏极 (D / Vdd): FET 的漏极，连接工作电源正极 (通常是 +3V 到 +5V)。
     • 栅极 (G / GND): FET 的栅极连接到内部感应单元的输出电极并通过内部电路连接到电源负极（地）。

重要补充：差动结构和抗干扰设计

• 双电极反向并联： 两个相邻的梳状电极输出的信号极性是相反的（一个电荷为正时，相邻的为负）。当热源（如人体）在传感器有效视场内移动时，它会依次扫过这两个电极区域，引起局部温度变化率和电荷极性相反的变化。两个电极的信号在内部连接点叠加（反向并联）。
• 消除背景干扰： 对于缓慢且均匀的环境温度变化（如太阳缓慢加热房间），它会在两个电极上产生幅度和极性都相同的变化。由于电极是反向连接的，这种同相的缓慢变化信号会相互抵消（共模抑制），不会产生有效输出。只有快速移动、温度不均匀的物体（如人体）在敏感区上扫过时，两个电极的信号变化率不同步、有差异，才能叠加出足够强度的差模信号输出给 FET。

总结内部关键构造链：

移动热源红外辐射（人体） —> 穿过滤光片（8-14μm） —> 照射热释电晶体片（局部升温） —> 表面产生电荷（温度变化率越大，电荷越多） —> 双梳状电极采集差动信号（消除慢变化） —> 连接场效应管栅极 —> 场效应管进行阻抗转换和放大 —> 从源极输出有效的电信号脉冲。

额外说明：

• 菲涅尔透镜不属于传感器内部的构造，但它是几乎不可或缺的外部配件。它安装在传感器外部前方，起到聚焦红外线（将大范围的热信号聚焦到传感器的小敏感元上）和划分探测区域（如产生扇形或矩形探测区）的作用。没有它，传感器的有效探测距离和角度会非常有限。

理解热释电传感器的核心在于其利用局部温度变化率在特殊材料上产生电荷的物理原理，以及通过差动电极设计来滤除背景缓慢变化的干扰、只响应动态人体信号的巧妙抗干扰结构。FET 和滤光片则是为了增强信号实用性和选择性。