К диэлектрик Материал представляет собой электрический изолятор, который способен останавливать прохождение тока через него. Они подразделяются на центросимметричные материалы и пьезоэлектрические материалы, а также пьезоэлектрический классифицируется как непироэлектрики и пироэлектрики, пироэлектрики далее классифицируются как несегнетоэлектрики и сегнетоэлектрики. В этой статье описывается пироэлектрический материал. Он был открыт в начале 20 века греческим ученым. Название пироэлектричество происходит от греческого языка, где пиро означает огонь и электричество. Это общее свойство некоторых кристаллов, которые поляризованы для получения большого электрического поля. Эти пироэлектрические материалы твердые по своей природе и кристаллические.
Что такое пироэлектрический материал?
Пироэлектричество или пироэлектрический материал - это электрический отклик полярного диэлектрика при изменении температуры. Если температура, в свою очередь, изменяется, это вызывает движение атомов из нейтрального положения, следовательно, поляризация материала изменяется, мы наблюдаем напряжение на материале. Этот эффект временный, теперь предположим, что температура остается постоянной на своем новом значении. Пироэлектрическое напряжение становится равным нулю из-за тока утечки. Таким образом, в одних и тех же температурных пределах заряды, возникающие в результате нагрева или охлаждения, равны и противоположны.
Пироэлектрические материалы демонстрируют спонтанную поляризацию, то есть поляризацию в отсутствие электрического поля, ее нельзя изменить или обратить вспять при приложении электрического поля, которое происходит в сегнетоэлектрических материалах. Следовательно, все пироэлектроматериалы также являются пьезоэлектрическими. Пьезоэлектрические материалы имеют определенный вид пьезоэлектрического кристалла, который не допускает пироэлектричество. Следовательно, пироэлектрический эффект имеет место ниже 1070 градусов F температура Кюри , поэтому, когда материал нагревается выше температуры Кюри 1070 градусов F, атомы возвращаются в свои положения равновесия. Итак, электрокалорический эффект рассматривается как физическая инверсия пироэлектрического эффекта.
Список пироэлектрических материалов
Некоторые из пироэлектрических материалов перечислены ниже.
- Турмалин
- нитрид галлия
- нитрат цезия (CsNO3)
- поливинилфториды
- производные фенилпиридина
- фталоцианин кобальта
- Литий танталит (LiTaO3).
Сравнение пироэлектричества и термоэлектричества
Электрокалорический эффект - это явление, при котором материал показывает обратимое изменение температуры в приложенном электрическом поле. Следовательно, пироэлектричество отличается от термоэлектричества. Пирокристалл изменяет температуру от одного градуса к другому, в результате чего на кристалле возникает временное напряжение.
Тогда как в случае термоэлектричество два конца устройства подвергаются воздействию двух разных температур, что приводит к постоянному напряжению в устройстве, в результате чего возникает разница температур.
Разница между пьезоэлектрическими, пироэлектрическими и сегнетоэлектрическими материалами
Ниже приведены различия между пьезоэлектрическими, пироэлектрическими и сегнетоэлектрическими материалами.
Параметры | Пьезоэлектрический | Пироэлектрический | Сегнетоэлектрик |
Функция | Пьезоэлектрические материалы генерируют электричество при приложении механического напряжения. | Пироэлектрический материал генерирует электрический потенциал при нагревании или охлаждении. | Сегнетоэлектрический материал демонстрирует электрическую поляризацию даже в отсутствие электрического поля. |
Примеры
| Кварц, кристалл, аммоний, фосфат | Кристалл кварца, Аммоний, Фосфат. | Литий ниобит, Барий титанит |
Характеристики | Нецентросимметричный, Неполярный диэлектрик, Наличие пьезоэффекта при P = dσ. | Это однонаправленная поляризация, нецентросимметричный, Он проявляет пироэлектричество, когда T> = Tc | Они легко поляризуются, Они проявляют диэлектрический гистерезис, По своей природе они как пиро-, так и пьезоэлектрические. |
Приложения | Действует как преобразователь , Используется в микрофонах, Он порождает ультразвуковые волны . | ИК-детекторы, Трубки изображения, Термочувствительные элементы. | Ультразвуковые преобразователи Это датчик давления Он действует как объем памяти устройство вроде оперативной памяти. |
Математический анализ пироэлектрического материала
Тонкий кусок пироэлектрического материала представляет собой электрод и подключен к усилителю с высоким импедансом. полевой транзистор (FET), как показано ниже. Пусть это будет пироэлектрический ток, который генерирует напряжение V на электрическом проводящем сопротивлении Ye. Напряжение усилитель мощности с единичным усилением связывает источник тока с высоким импедансом с низким входным сопротивлением, следующим за цепью. Если p ’представляет собой компонент пироэлектрического коэффициента p, ортогональный поверхности электрода области A. Генерируемый ток не зависит от толщины, поскольку ток связан с неограниченным поверхностным зарядом.
математический анализ пироэлектрического материала
Где,
Обвинять Q = p ’A Δ T …… .. 1
Пироэлектрический ток ip = Ap’dT / dt …… .. 2
Пироэлектрическое напряжение V = i / УE ……… 3
Где электрический допуск УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4
Проводимость шунта и образца GA, GE
Емкость шунта и образца CA, CE
Эквивалентная емкость диэлектрика 100 = € σa / К ...... 5
Накопленная энергия E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6
d = толщина материала € σ = постоянная диэлектрической проницаемости при напряжении, A = площадь защиты, p ’= составляющая пироэлектрического коэффициента p.
Если к материалу приложить электрическое поле E, полное диэлектрическое смещение d, которое представляет собой заряд на единицу площади пластины с обеих сторон пироэлектрического материала, равно
d = E s + € E ………. 7
где € - диэлектрическая проницаемость вакуума, Es - спонтанная поляризация объемной плотности электрического дипольного момента. .
Влияние пироэлектрического коэффициента на температуру.
Из приведенного выше анализа, пироэлектрический коэффициент зависит от температуры.
- Пироэлектрический коэффициент увеличивается с повышением температуры
- Он зависит от порядка фазового перехода и больше для переходов второго рода.
- Tc - это температура Кюри, при которой пироэлектрический материал увеличивается.
Преимущества пироэлектрических материалов
Преимущества пироэлектрических материалов:
• Отсутствие загрязнения окружающей среды
• Стоимость обслуживания меньше
• Очень высокочастотный отклик
Недостатки пироэлектрического материала
Недостатком пироэлектрических материалов является
• Требовать высокого сопротивление кабель
• Статические движения не так просто измерить.
Приложения
Применение пироэлектрических материалов:
• Детекторы движения на основе PIR
• Радиометрия
• Пироэлектрический преобразователь солнечной энергии
• Обнаружение и охрана дикой природы
• Дистанционный термометр PIR
• Детектор пожара
• Лазерная диагностика.
FAQs
1). Что такое пироэлектрические кристаллы?
Пироэлектрические кристаллы - это материалы, которые производят электричество при повышении температуры кристалла.
2). Все ли сегнетоэлектрики пьезоэлектрика?
Да, все сегнетоэлектрики Пьезоэлектрики, но не все пьезоэлектрики, являются сегнетоэлектриками.
3). Кварц - пироэлектрик?
Да, кварц - пироэлектрический кристалл.
4). Что такое пиродатчик?
Пиродатчик также называют пиродетектором или тепловым детектором. Если есть небольшое изменение температуры, на поверхности кристалла развивается заряд, который и является необходимым электрическим током.
5). Могут ли кристаллы хранить данные?
Да, кристаллы могут хранить данные.
6). Влияет ли тепловой фон на пироэлектрический эффект?
Нет, тепловой фон на пироэффект не влияет.
Таким образом пироэлектричество - это свойство определенного кристалла, который проявляет поляризацию, при которой возникает электрический отклик при изменении температуры. Пироэлектрический эффект имеет место при температуре ниже 1070 градусов по Фаренгейту, то есть температуры Кюри. Для работы им требуется кабель с высоким сопротивлением, обеспечивающий хорошую частотную характеристику. Вот вам вопрос, какова функция пироэлектрического материала?
