TO dielektrik material je električni izolator, ki lahko ustavi tok toka skozi njega. Razvrščeni so še med simetrične materiale Centro in piezoelektrične materiale piezoelektrični je uvrščen med ne-piroelektrike in piroelektrike, piroelektrike pa nadalje med neferoelektrike in feroelektrike. Ta članek določa piroelektrični material. V začetku 20. stoletja ga je odkril grški znanstvenik. Ime piroelektričnost izhaja iz grščine, kjer piro pomeni ogenj in elektrika. To je splošna lastnost nekaterih kristalov, ki so polarizirani, da dobijo veliko električno polje. Ti piroelektrični materiali so trde narave in kristalinični.
Kaj je piroelektrični material?
Piroelektričnost ali piroelektrični material je električni odziv polarnega dielektrika s spremembo temperature. Če se temperatura v povratku spremeni, povzroči gibanje atomov od tam v nevtralnem položaju, zato se polarizacija materiala spremeni, opazimo napetost na materialu. Ta učinek je začasen, predpostavimo, da temperatura ostaja konstantna pri novi vrednosti. Piroelektrična napetost zaradi toka uhajanja postane nič. Torej, znotraj teh istih temperaturnih meja so naboji, ki jih razvije učinek ogrevanja ali hlajenja, enaki in nasprotni.
Piroelektrični materiali kažejo spontano polarizacijo, ki je polarizacija v odsotnosti električnega polja; tega ni mogoče spremeniti ali spremeniti pri uporabi električnega polja v feroelektričnih materialih. Zato so vsi piroelektro materiali tudi piezoelektrični. Piezoelektrični materiali imajo določeno vrsto piezoelektričnega kristala, ki ne dopušča piroelektričnosti. Zato piroelektrični učinek poteka pod 1070-stopinjskim F temperatura curie , tako da ko se material segreje nad temperaturo curieja 1070 stopinj F, se atomi vrnejo v ravnotežni položaj. Torej se elektrokalorični učinek šteje kot fizična inverzna vrednost piroelektričnega učinka.
Seznam piroelektričnih materialov
Nekateri piroelektrični materiali so navedeni spodaj
- Turmalin
- galijev nitrid
- cezijev nitrat (CsNO3)
- polivinil fluoridi
- derivati fenil piridina
- kobaltov ftalocianin
- Litijev tantalit (LiTaO3).
Primerjava med piroelektrično in termoelektrično energijo
Elektrokalorični učinek je pojav, pri katerem material kaže reverzibilno spremembo temperature na uporabljenem električnem polju. Zato se piroelektričnost razlikuje od termoelektričnosti. Piro kristal spreminja temperaturo z ene stopinje na drugo, kar povzroči začasno napetost na kristalu.
Medtem ko je v primeru termoelektričnost oba konca naprave sta izpostavljena dvema različnima temperaturama, kar povzroči trajno napetost v napravi, kar povzroči temperaturno razliko.
Razlika med piezoelektričnimi, piroelektričnimi in feroelektričnimi materiali
Sledijo razlike med piezoelektričnimi, piroelektričnimi in feroelektričnimi materiali
Parametri | Piezoelektrični | Piroelektrična | Feroelektrična |
Funkcija | Piezoelektrični materiali ustvarjajo elektriko, kadar pride do mehanskih obremenitev. | Piroelektrični material ustvarja električni potencial, kadar je ogrevan ali ohlajen. | Feroelektrični material kaže električno polarizacijo tudi v odsotnosti električnega polja. |
Primeri
| Kremen, kristal, amonij, fosfat | Kremenov kristal, Amonij, Fosfat. | Litijev niobit, Barijev titanit |
Lastnosti | Necentrosimetrična, Nepolarni dielektrik, Prisotnost piezoelektričnega učinka, kjer je P = dσ. | So enosmerna polarizacija, necentrosimetrična, Izkazuje piroelektričnost, kadar je T> = Tc | So lahko polarizirani, Prikazujejo dielektrično histerezo, So piro in piezoelektrične narave. |
Aplikacije | Deluje kot pretvornik , Uporablja se v mikrofonih, Ustvarja ultrazvočni valovi . | IR detektorji, Slikovne cevi, Elementi za zaznavanje temperature. | Ultrazvočni pretvorniki So pretvornik tlaka Deluje kot a spomin na primer pomnilnik z naključnim dostopom. |
Matematična analiza piroelektričnega materiala
Tanek kos piroelektričnega materiala je elektroda in je povezan z ojačevalnikom z visoko impedanco, tranzistor s poljskim učinkom (FET), kot je prikazano spodaj. Naj bo to piroelektrični tok, ki ustvarja napetost V na električni sprejemnosti Ye. Napetost ojačevalnik enotnosti dobička poveže visokotokovni vir toka z nizko vhodno impedanco po vezju. Če je p ’komponenta piroelektričnega koeficienta p, je pravokotna na površino elektrode v območju A. Ustvarjeni tok je neodvisen od debeline, saj je tok povezan z neomejenim površinskim nabojem.
matematična analiza piroelektričnega materiala
Kje,
Napolniti Q = p ’A Δ T …… .. 1
Piroelektrični tok ip = Ap’dT / dt …… .. 2
Piroelektrična napetost V = i / УE ……… 3
Kjer električni sprejem УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4
Prehodnost prevodnosti in vzorca GA, GE
Kapaciteta šanta in vzorca CA, CE
Ekvivalentna kapacitivnost dielektrika je 100 = € σa / do ...... 5
Shranjena energija E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6
d = debelina materiala € σ = konstanta propustnosti pri napetosti, A = območje zaščite, p ’= komponenta piroelektričnega koeficienta p.
Če na material nanesemo električno polje E, je skupni dielektrični premik d, ki je naboj na enoto površine plošče, na obeh straneh piroelektričnega materiala,
d = E s + € E ……… .7
kjer je € propustnost vakuuma, Es pa spontana polarizacija prostorninske gostote električnega dipolnega momenta .
Učinek piroelektričnega koeficienta s temperaturo
Iz zgornje analize piroelektrični koeficient vpliva na temperaturo
- Piroelektrični koeficient narašča s povišanjem temperature
- To je odvisno od vrstnega reda faznega prehoda in je večje pri prehodih drugega reda
- Tc je curiejeva temperatura, pri kateri se piroelektrični material poveča.
Prednosti Piroelektrični materiali
Prednosti piroelektričnih materialov so
• Brez onesnaževanja
• Stroški vzdrževanja so manjši
• Zelo visokofrekvenčni odziv
Pomanjkljivosti Piroelektrični material
Pomanjkljivost piroelektričnih materialov je
• Zahtevaj visoko impedanca kabel
• Statičnih gibov ni mogoče enostavno izmeriti.
Aplikacije
Uporabe piroelektričnih materialov so
• detektorji gibanja na osnovi PIR
• Radiometrija
• Piroelektrični pretvornik sončne energije
• Odkrivanje in zaščita prosto živečih živali
• PIR termometer na daljavo
• Požarni detektor
• Laserska diagnostika.
Pogosta vprašanja
1). Kaj so piroelektrični kristali?
Piroelektrični kristali so materiali, ki proizvajajo elektriko, ko se temperatura kristala poveča.
2). Ali so vsi feroelektriki Piezo elektrika?
Da, vsi feroelektriki Piezo elektrika, vendar niso vsi piezoelektriki feroelektriki.
3). Je kremen piroelektrik?
Da, kremen je piroelektrični kristal.
4). Kaj je piro senzor?
Piro senzor je imenovan tudi kot piro detektor ali termični detektor. Če se na površini kristala razvije majhna sprememba temperature, se zahteva električni tok.
5). Ali lahko kristali shranjujejo podatke?
Da, kristali lahko shranjujejo podatke.
6). Ali toplotno ozadje vpliva na piroelektrični učinek?
Ne, termično ozadje ne vpliva na piroelektrični učinek.
Tako je piroelektričnost je lastnost določenega kristala, ki kaže polarizacijo, pri čemer s spremembo temperature nastane električni odziv. Piroelektrični učinek se pojavi pod 1070 stopinj F, ki je temperatura curie. Za svoje delovanje potrebujejo kabel z visoko impedanco, ki zagotavlja dober frekvenčni odziv. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je funkcija piroelektričnega materiala?
