TO dielektrisks materiāls ir elektriskais izolators, kas spēj apturēt strāvas plūsmu caur to. Tālāk tos klasificē simetriskos centros un pjezoelektriskajos materiālos pjezoelektriskais tiek klasificēts kā nepiroelektriskais un piroelektriskais, piroelektriskie elementi tiek turpmāk klasificēti kā nēferoelektriskie un feroelektriskie. Šajā rakstā ir norādīts piroelektriskais materiāls. To 20. gadsimta sākumā atklāja grieķu zinātnieks. Nosaukums piroelektrība ir atvasināts no grieķu valodas, kur piro nozīmē uguni un elektrību. Tā ir noteiktu kristālu īpašība, kuri tiek polarizēti, lai iegūtu lielu elektrisko lauku. Šie piroelektriskie materiāli pēc būtības ir cieti un kristāliski.
Kas ir piroelektriskais materiāls?
Piroelektriskums vai piroelektriskais materiāls ir polārā dielektriskā elektriskā reakcija ar temperatūras izmaiņām. Ja temperatūra mainās, tas izraisa atomu kustību no turienes neitrālā stāvoklī, līdz ar to mainās materiāla polarizācija, mēs novērojam spriegumu visā materiālā. Šis efekts ir īslaicīgs, pieņemot, ka temperatūra paliek nemainīga pie jaunās vērtības. Piroelektriskais spriegums noplūdes strāvas dēļ kļūst nulle. Tātad šajās pašās temperatūras robežās lādiņi, ko rada apkure vai dzesēšana, ir vienādi un pretēji.
Piroelektriskajiem materiāliem piemīt spontāna polarizācija, kas ir polarizācija bez elektriskā lauka, to nevar mainīt vai mainīt, pielietojot elektrisko lauku, ko tas dara feroelektriskajos materiālos. Tādējādi visi piroelektriskie materiāli ir arī pjezoelektriski. Pjezoelektriskajiem materiāliem ir noteikta veida pjezoelektriskie kristāli, kas nepieļauj piroelektriskumu. Tādējādi piroelektriskais efekts notiek zem 1070 grādu F kirija temperatūra , tāpēc, kad materiāls tiek uzkarsēts virs kirī temperatūras 1070 ° F, atomi atgriežas līdzsvara stāvoklī. Tātad, elektrokaloriskais efekts tiek uzskatīts par fizisku apgrieztu piroelektrisko efektu.
Piroelektrisko materiālu saraksts
Daži no piroelektriskajiem materiāliem ir uzskaitīti zemāk
- Turmalīns
- gallija nitrīds
- cēzija nitrāts (CsNO3)
- polivinilfluorīdi
- fenilpiridīna atvasinājumi
- kobalta ftalocianīns
- Litija tantalīts (LiTaO3).
Piroelektroenerģijas un termoelektroenerģijas salīdzinājums
Elektrokaloriskais efekts ir parādība, kurā materiāls parāda atgriezeniskās temperatūras izmaiņas uz pielietotā elektriskā lauka. Tādējādi piroelektriskums atšķiras no termoelektriskuma. Pyro kristāls maina temperatūru no viena grāda uz otru, kā rezultātā kristālam rodas īslaicīgs spriegums.
Tā kā gadījumā termoelektrība ierīces abus galus pakļauj divām dažādām temperatūrām, kā rezultātā ierīcē rodas pastāvīgs spriegums, kā rezultātā pastāv temperatūras starpība.
Atšķirība starp pjezoelektriskajiem, piroelektriskajiem un feroelektriskajiem materiāliem
Tālāk ir norādītas atšķirības starp pjezoelektriskajiem, piroelektriskajiem un feroelektriskajiem materiāliem
Parametri | Pjezoelektriskais | Piroelektriskais | Dzelzs elektriskais |
Funkcija | Pjezoelektriskie materiāli rada elektrību ikreiz, kad tiek pielietots mehāniskais spriegums. | Piroelektriskais materiāls rada elektrisko potenciālu ikreiz, kad to silda vai atdzesē. | Ferroelektriskais materiāls demonstrē elektrisko polarizāciju pat tad, ja nav elektriskā lauka. |
Piemēri
| Kvarcs, kristāls, amonijs, fosfāts | Kvarca kristāls, Amonijs, Fosfāts. | Litija niobīts, Bārija titanīts |
Rekvizīti | Necentrosimetrisks, Nepolārs dielektrisks, Pjezoelektriskā efekta klātbūtne, kur P = dσ. | Tie ir vienvirziena polarizācija, necentrosimetrisks, Tam piemīt piroelektriskums, kad T> = Tc | Tie ir viegli polarizēti, Viņiem ir dielektriskā histerēze, Viņiem ir gan piro, gan pjezoelektrisks raksturs. |
Pieteikumi | Darbojas kā a devējs , Izmanto mikrofonos, Tas ģenerē ultraskaņas viļņi . | IR detektori, Attēlu caurules, Temperatūras jutīgie elementi. | Ultraskaņas devēji Tie ir spiediena devēji Tas darbojas kā a atmiņa ierīci kā brīvpiekļuves atmiņu. |
Piroelektriskā materiāla matemātiskā analīze
Plāns piroelektriskā materiāla gabals ir elektrods, kas savienots ar pastiprinātāju, kam ir liela pretestība, lauka tranzistors (FET), kā parādīts zemāk. Ļaujiet tam būt piroelektriskajai strāvai, kas ģenerē spriegumu V pāri elektriskajai ieejai Ye. Spriegums pastiprinātājs vienības pieaugums savieno strāvas lielu pretestības avotu ar zemu ieejas pretestību pēc ķēdes. Ja p ’ir piroelektriskā koeficienta p sastāvdaļa, kas ir taisnstūra laukuma A elektroda virsmai. Radītā strāva ir neatkarīga no biezuma, jo strāva ir saistīta ar neierobežotu virsmas lādiņu.
piroelektrisko materiālu matemātiskā analīze
Kur,
Uzlādējiet Q = p ’A Δ T …… .. 1
Piroelektriskā strāva ip = Ap’dT / dt …… .. 2
Piroelektriskais spriegums V = i / УE ……… 3
Kur elektriskā uzņemšana УE = GA + GE + jw CA + CE… .4
Šunta un parauga vadītspēja GA, GE
Šunta un parauga kapacitāte CA, CE
Dielektrikas ekvivalentā kapacitāte ir 100 = € σa / Līdz ...... 5
Uzkrātā enerģija E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6
d = materiāla biezums € σ = caurlaidības konstante pie sprieguma, A = aizsardzības zona, p ’= piroelektriskā koeficienta p sastāvdaļa.
Ja materiālam tiek piemērots elektriskais lauks E, kopējais dielektriskais pārvietojums d, kas ir lādiņš uz plāksnes laukuma vienību, abās piroelektriskā materiāla pusēs ir:
d = E s + € E ………. 7
kur € ir vakuuma caurlaidība, un Es ir spontāna elektriskā dipola momenta tilpuma blīvuma polarizācija .
Piroelektriskā koeficienta ietekme uz temperatūru
No iepriekš minētās analīzes piroelektriskais koeficients ietekmē temperatūru
- Piroelektriskais koeficients palielinās, palielinoties temperatūrai
- Tas ir atkarīgs no fāžu pārejas kārtības un ir lielāks otrās kārtas pārejām
- Tc ir kirija temperatūra, kur palielinās piroelektriskais materiāls.
Priekšrocības piroelektriskie materiāli
Piroelektrisko materiālu priekšrocības ir
• Bez piesārņojuma
• Uzturēšanas izmaksas ir mazākas
• Ļoti augstas frekvences reakcija
Trūkumi Piroelektriskais materiāls
Piroelektrisko materiālu trūkums ir
• Pieprasīt augstu pretestība kabelis
• Statiskās kustības nevar viegli izmērīt.
Pieteikumi
Piroelektrisko materiālu pielietojums ir
• PIR bāzes kustības detektori
• Radiometrija
• Saules enerģijas piroelektriskais pārveidotājs
• savvaļas dzīvnieku noteikšana un aizsardzība
• PIR tālvadības pults termometrs
• Uguns detektors
• Lāzera diagnostika.
Bieži uzdotie jautājumi
1). Kas ir piroelektriskie kristāli?
Piroelektriskie kristāli ir materiāli, kas ražo elektrību, paaugstinot kristāla temperatūru.
2). Vai visi feroelektriskie elementi ir Pjezo elektriskie elementi?
Jā, visi pjezoelektroelementi, bet ne visi pjezoelektriskie elementi ir feroelektriskie.
3). Vai kvarcs ir piroelektrisks?
Jā, kvarcs ir piroelektrisks kristāls.
4). Kas ir piro sensors?
Piro sensors tiek saukts arī par piro detektoru vai termisko detektoru. Ja ir nelielas temperatūras izmaiņas, uz kristāla virsmas tiek izveidota maksa, kas ir vajadzīgā elektriskā strāva.
5). Vai kristāli var saglabāt datus?
Jā, kristāli var uzglabāt datus.
6). Vai termiskais fons ietekmē piroelektrisko efektu?
Nē, termiskais fons neietekmē piroelektrisko efektu.
Tādējādi piroelektrība ir noteiktu kristālu īpašība, kam piemīt polarizācija, kur elektriskā reakcija rodas, mainoties temperatūrai. Piroelektriskais efekts notiek zem 1070 grādiem F, kas ir kirija temperatūra. To darbībai ir nepieciešams augstas pretestības kabelis, kas nodrošina labu frekvences reakciju. Šeit ir jautājums jums, kāda ir piroelektriskā materiāla funkcija?
