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随着互联网和物联网的快速发展,人们的生产、生活都在朝着更加自动化、智能化的方向发展,各行各业对传感器的要求越来越高,需求也越来越多。其中基于热释电效应的红外探测器由于其无需制冷、无需偏压、器件结构简单、光谱响应宽等特点,越来越受到人们的关注。热释电红外探测器的发展关键之一在于高性能热释电材料的研制,其中以弛豫铁电单晶铌镁酸铅钛酸铅为代表的新型热释电材料具有高的热释电系数、适中的介电常数、极低的介电损耗,非常有望成为下一代商用热释电材料。本论文围绕基于第三代弛豫铁电单晶Mn-PIMNT（15/55/30）的热释电红外探测器及其应用展开研究。研究内容及取得的结果如下:（1）弛豫铁电单晶热释电红外探测器理论模型的建立和优化。为指导探测器的研究与制备,分析了Mn-PIMNT（15/55/30）探测器敏感元的光热转换和热电转换过程,剖析了敏感元的温度变化和热释电电流随红外辐射频率的关系,同时分析了适合弛豫铁电单晶红外探测器的集成前置放大电路。为提高探测器的抗干扰能力,进一步研究了补偿型热释电探测器。分析了探测器的电压响应率随调制频率的关系,确定了探测器的最优频率使用范围;研究了探测器的噪声机制,确定了不同频率下起主导作用的噪声源,为探测器的结构设计和性能优化提供指导。（2）热释电红外探测器的制备与性能优化。以探测器的模型为指导,研制出了基于Mn-PIMNT（15/55/30）单晶的单元和补偿型热释电红外探测器。10 Hz时单元和补偿探测器的电压响应率达到8×104 V/W,补偿探测器的噪声密度高于单元探测器,与探测器的模型分析结果一致;单元和补偿型探测器的比探测率分别为5.1×108 cm?Hz1/2/W和3.6×108 cm?Hz1/2/W,达到国际先进水平。通过对单元和补偿型探测器的性能对比可以看出,虽然补偿型探测器的比探测率相比与单元型探测器有所降低,但其信号更加稳定,不易受到环境温度变化和振动的干扰,使其更适合应用于恶劣的环境中。（3）基于Mn-PIMNT（15/55/30）单晶的热释电红外探测器在气体传感器应用。通过对气体分析原理的研究,推导并优化了气体浓度分析的计算公式,提升探测的的稳定性与精确性。初步研制了甲烷气体传感器,通过气体标定分析,得出了气体浓度与探测器信号电压的关系,向甲烷气体探测领域迈出了坚实的一步。