DO dielektrik materijal je električni izolator koji ima sposobnost zaustavljanja protoka struje kroz njega. Dalje se svrstavaju u Centro simetrične materijale i piezoelektrične materijale pijezoelektrični je klasificiran kao nepiroelektrični i piroelektrični, piroelektrični se dalje klasificiraju kao neferoelektrični i feroelektrični. Ovaj članak specificira piroelektrični materijal. Otkrio ga je početkom 20. stoljeća grčki znanstvenik. Naziv piroelektričnost izveden je iz grčkog gdje pyro znači vatra i struja. Opće je svojstvo određenih kristala koji su polarizirani da bi dobili veliko električno polje. Ti su piroelektrični materijali tvrde prirode i kristalni.
Što je piroelektrični materijal?
Piroelektričnost ili piroelektrični materijal je električni odgovor polarnog dielektrika s promjenom temperature. Ako se temperatura zauzvrat promijeni, uzrokuje kretanje atoma od tamo neutralnog položaja, pa se polarizacija materijala mijenja, opažamo napon na materijalu. Taj je učinak privremen, pretpostavimo da temperatura ostaje konstantna na novoj vrijednosti. Piroelektrični napon postaje nula zbog struje curenja. Dakle, unutar istih temperaturnih granica, naboji nastali učinkom zagrijavanja ili hlađenja jednaki su i suprotni.
Piroelektrični materijali pokazuju spontanu polarizaciju koja je polarizacija u odsustvu električnog polja, to se ne može promijeniti ili poništiti primjenom električnog polja u feroelektričnim materijalima. Stoga su svi piro elektro materijali također piezoelektrični. Piezoelektrični materijali imaju određenu vrstu piezoelektričnog kristala koji ne dopušta piroelektričnost. Stoga se piroelektrični efekt odvija ispod 1070 stupnjeva F curie temperatura , pa kad se materijal zagrije iznad curie-ove temperature od 1070 stupnjeva F, atomi se vrate u svoje ravnotežne položaje. Dakle, elektrokalorični efekt se smatra fizičkom inverzom piroelektričnom efektu.
Popis piroelektričnih materijala
Neki od piroelektričnih materijala navedeni su u nastavku
- Turmalin
- galijev nitrid
- cezijev nitrat (CsNO3)
- polivinil fluoridi
- derivati fenil piridina
- kobalt ftalocijanin
- Litij tantalit (LiTaO3).
Usporedba piroelektrične i termoelektrične energije
Elektrokalorični efekt je pojava u kojoj materijal pokazuje reverzibilnu promjenu temperature na primijenjenom električnom polju. Stoga se piroelektričnost razlikuje od termoelektričnosti. Piro kristal mijenja temperaturu s jednog stupnja na drugi što rezultira privremenim naponom na kristalu.
Dok u slučaju termoelektričnost dva kraja uređaja su podvrgnuta dvjema različitim temperaturama što rezultira trajnim naponom u uređaju što rezultira postojanjem temperaturne razlike.
Razlika između piezoelektričnih, piroelektričnih i feroelektričnih materijala
Slijede razlike između piezoelektričnih, piroelektričnih i feroelektričnih materijala
Parametri | Piezoelektrični | Piroelektrična | Feroelektrična |
Funkcija | Piezoelektrični materijali stvaraju električnu energiju kad god se primjenjuje mehaničko naprezanje. | Piroelektrični materijal stvara električni potencijal kad god se zagrije ili ohladi. | Feroelektrični materijal pokazuje električnu polarizaciju čak i kad nema električnog polja. |
Primjeri
| Kvarc, kristal, amonij, fosfat | Kvarcni kristal, Amonij, Fosfat. | Litij niobit, Barij Titanit |
Svojstva | Necentrosimetrična, Nepolarni dielektrik, Prisutnost piezoelektričnog efekta gdje je P = dσ. | Oni su jednosmjerna polarizacija, necentrosimetrična, Pokazuje piroelektričnost kada je T> = Tc | Lako se polariziraju, Izlažu dielektričnu histerezu, Oboje su piro i piezoelektrične prirode. |
Prijave | Djeluje poput a pretvarač , Koristi se u mikrofonima, To generira ultrazvučni valovi . | IR detektori, Slikovne cijevi, Elementi osjetnika temperature. | Ultrazvučni pretvarači Oni su pretvarači tlaka Djeluje kao a memorija uređaj poput memorije s slučajnim pristupom. |
Matematička analiza piroelektričnog materijala
Tanak komad piroelektričnog materijala je elektroda i povezan je s pojačalom visoke impedancije, a tranzistor s efektom polja (FET) kao što je prikazano dolje. Neka to bude piroelektrična struja koja generira napon V na električnoj propusnici Ye. Napon pojačalo jedinstvenih dobitaka spaja izvor visoke impedancije struje s malom ulaznom impedancijom koja slijedi krug. Ako je p ’komponenta piroelektričnog koeficijenta p, ortogonalna površini elektrode područja A. Stvorena struja neovisna je o debljini, jer je struja povezana s neograničenim površinskim nabojem.
matematička analiza piroelektričnog materijala
Gdje,
Naplatiti Q = p ’A Δ T …… .. 1
Piroelektrična struja ip = Ap’dT / dt …… .. 2
Piroelektrični napon V = i / UE ……… 3
Gdje je električni prijem UE = GA + GE + jw CA + CE …… .4
Provodljivost šanta i uzorka GA, GE
Kapacitet šanta i uzorka CA, CE
Ekvivalentna kapacitivnost dielektrika je 100 = € σa / Do ...... 5
Pohranjena energija E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6
d = debljina materijala € σ = konstanta permitivnosti pri naprezanju, A = područje zaštite, p ’= komponenta piroelektričnog koeficijenta p.
Ako se na materijal nanese električno polje E, ukupni dielektrični pomak d koji predstavlja naboj po jedinici površine ploče, s obje strane piroelektričnog materijala, iznosi,
d = E s + € E ………. 7
gdje je € permitivnost vakuuma, a Es spontana polarizacija volumne gustoće električnog dipolnog momenta .
Učinak piroelektričnog koeficijenta na temperaturu
Iz gornje analize, piroelektrični koeficijent utječe na temperaturu
- Piroelektrični koeficijent raste s porastom temperature
- Ovisi o redoslijedu faznog prijelaza i veći je za prijelaze drugog reda
- Tc je curiejeva temperatura gdje se piroelektrični materijal povećava.
Prednosti Piroelektrični materijali
Prednosti piroelektričnih materijala su
• Bez onečišćenja
• Troškovi održavanja su manji
• Vrlo visokofrekventni odziv
Mane Piroelektrični materijal
Nedostatak piroelektričnih materijala je
• Zahtijeva visoko impedancija kabel
• Statički pokreti ne mogu se lako izmjeriti.
Prijave
Primjene piroelektričnih materijala su
• PIR detektori pokreta
• Radiometrija
• Piroelektrični pretvarač sunčeve energije
• Otkrivanje i zaštita divljih životinja
• PIR termometar na daljinu
• Detektor požara
• Laserska dijagnostika.
Najčešća pitanja
1). Što su piroelektrični kristali?
Piroelektrični kristali su materijali koji proizvode električnu energiju kada se temperatura kristala poveća.
2). Jesu li svi feroelektrični dijelovi Piezo električni?
Da, svi feroelektričari Piezo elektrika, ali nisu svi piezoelektričari feroelektričari.
3). Je li kvarc piroelektrik?
Da, kvarc je piroelektrični kristal.
4). Što je piro senzor?
Piro senzor je također imenovan kao piro detektor ili termički detektor. Ako se na površini kristala razvije mala promjena temperature naboja, potrebna je električna struja.
5). Mogu li kristali pohraniti podatke?
Da, kristali mogu pohranjivati podatke.
6). Utječe li toplinska pozadina na piroelektrični efekt?
Ne, toplinska pozadina ne utječe na piroelektrični efekt.
Dakle, piroelektričnost je svojstvo određenog kristala koji pokazuje polarizaciju, gdje se električni odgovor generira s promjenom temperature. Piroelektrični efekt odvija se ispod 1070 stupnjeva F koji je curie temperatura. Za rad im je potreban kabel visoke impedancije koji pruža dobar frekvencijski odziv. Evo pitanja za vas, koja je funkcija piroelektričnog materijala?
