在轨运行的卫星在进行空间探测、开发和应用任务时,需要卫星姿态正确地定向在给定的方向上,或从原姿态机动到另一指向姿态。这个过程中,卫星姿态的确定是利用姿态敏感器的测量数据,根据姿态确定模型计算卫星相对于某个基准或目标的方位。具有负温度系数(NTC)的热敏电阻型红外探测器是卫星姿态敏感器中的核心光电器件,其性能对整个卫星姿态控制系统影响重大。红外探测器的低频噪声与器件内部的缺陷密切相关,可用来表征探测器的可靠性能。因此对红外探测器低频噪声特性的研究有助于检测该类器件的各种缺陷的特性,进而分析潜在缺陷对器件性能的影响。本文系统地研究了红外探测器的低频噪声测量方法与低频噪声特性。首先研究了红外探测器噪声测试适配技术、低噪声偏置技术、小型化低噪声放大技术、噪声参数提取技术与数据分析技术。基于红外探测器的结构特征、低频噪声特性和相关测试技术,分别建立了热敏电阻薄片和红外探测器的低频噪声测试系统。研究了红外探测器的导电机理,以此为基础确立了红外探测器的低频噪声产生机理和建立了噪声模型。利用所研制的噪声测试系统,测试并分析了红外探测器在不同应力条件下的低频噪声特性。研究确定了用于表征红外探测器可靠性的低频噪声敏感参量。本文具体研究成果及创新点如下:(1)研究了热敏电阻薄片与红外探测器的结构特性,设计了基于桥路的多通道噪声测试适配电路,可以同时测试多个热敏电阻薄片或红外探测器的低频噪声而不会相互产生干扰。(2)研究了低噪声偏置技术,设计制作了基于镍氢电池组的超低噪声偏置电源和可用于长时间噪声测试的低噪声线性串联稳压偏置电源。(3)研究了低噪声放大技术,设计制作了小型化、低功耗的低噪声前置放大器,并由此构建了两套多通道低频噪声测试系统,有效降低了测试系统的功率消耗,减小了测试系统的体积。(4)研究了热敏电阻薄片的结构,基于尖晶石结构的跳跃导电模型研究了红外探测器的导电机理。将影响红外探测器电导率的因素分解为晶粒和晶粒间界(晶界)两部分,分别建立了晶粒和晶界的导电模型,根据晶粒中电子跳跃激活能与晶界势垒的关系指出晶界处的电阻率对红外探测器的电阻率起主导作用。(5)从管壳密封性、浸没介质的变化、电极接触的退化和热敏电阻薄片的缺陷等几个方面研究了红外探测器的噪声机理。参考厚膜电阻中的金属-绝缘体-金属(MIM)结构模型,结合热敏电阻的导电机理,建立了热敏电阻薄片的噪声模型。从晶粒内部和晶界两个方面研究热敏电阻的噪声机制,指出晶粒内部的传导噪声属于基本1/f噪声,其幅度较小,且不可消除。载流子在穿越晶界势垒时形成的噪声有两种机制,晶界势垒的Nyquist噪声对载流子涨落的调制和载流子穿越势垒时被晶界中的缺陷随机捕获。由此建立了热敏电阻的噪声电压与电阻内部晶粒缺陷、晶界界面态密度、晶界势垒高度和势垒中陷阱的数量之间的关系,为通过噪声研究红外探测器的内部缺陷奠定了基础。(6)利用搭建的噪声测试系统对多个批次的红外探测器在电应力、温度应力和电离辐照应力条件下进行了噪声测试,对测试结果进行了对比分析。提出了以噪声系数作为红外探测器可靠性的低频噪声表征方法,试验结果表明,该参数可以准确地预估红外探测器的可靠性,为红外探测器的无损检测与筛选提供了手段。以上研究内容和成果一部分已经应用于实际生产和研究工作中,另一部分还处于探索研究阶段。这些内容为进一步研究红外探测器的可靠性、指导制备高性能的器件奠定了实验和理论基础。