LA dielectric materialul este un izolator electric, care are capacitatea de a opri fluxul de curent prin el. În continuare, acestea sunt clasificate în materiale simetrice Centro și materiale piezoelectrice piezoelectric este clasificat ca non-piroelectric și piroelectric, piroelectricul este clasificat în continuare ca ne-feroelectric și feroelectric. Acest articol specifică materialul piroelectric. A fost descoperit la începutul secolului XX de către un om de știință grec. Denumirea de piroelectricitate este derivată din greacă unde piro înseamnă foc și electricitate. Este o proprietate generală a anumitor cristale care sunt polarizate pentru a obține câmp electric mare. Aceste materiale piroelectrice sunt de natură dură și cristaline.
Ce este materialul piroelectric?
Piroelectricitatea sau materialul piroelectric este un răspuns electric al dielectricului polar cu o modificare a temperaturii. Dacă temperatura în schimbare se schimbă, aceasta determină mișcarea atomilor din poziția neutră de acolo, prin urmare polarizarea materialului se schimbă, observăm o tensiune în material. Acest efect este temporar acum presupunem că temperatura rămâne constantă la noua sa valoare. Tensiunea piroelectrică devine zero din cauza curentului de scurgere. Deci, în cadrul acelorași limite de temperatură, sarcinile dezvoltate de efectul încălzirii sau răcirii sunt egale și opuse.
Materialele piroelectrice prezintă polarizare spontană, care este polarizare în absența câmpului electric, aceasta nu poate fi modificată sau inversată la aplicarea câmpului electric, aceasta se face în materialele feroelectrice. Prin urmare, toate materialele piroelectro sunt, de asemenea, piezoelectrice. Materialele piezoelectrice au un anumit tip de cristal piezoelectric care nu permite piroelectricitatea. Prin urmare, efectul piroelectric are loc sub 1070 grade F temperatura curie Deci, atunci când materialul este încălzit la o temperatură de curie de 1070 grade F, atomii revin la pozițiile lor de echilibru. Deci, efectul electrocaloric este considerat ca un invers fizic al efectului piroelectric.
Lista materialelor piroelectrice
Unele dintre materialele piroelectrice sunt enumerate mai jos
- Turmalină
- nitrură de galiu
- azotat de cesiu (CsNO3)
- fluoruri de polivinil
- derivați ai fenilpiridinei
- ftalocianină de cobalt
- Tantalitul de litiu (LiTaO3).
Comparație între Pyro Electricity și Thermo Electricity
Efectul electrocaloric este fenomenul în care materialul arată schimbarea reversibilă a temperaturii pe câmpul electric aplicat. Prin urmare, piroelectricitatea este diferită de termoelectricitate. Cristalul piro schimbă temperatura de la un grad la altul rezultând o tensiune temporară peste cristal.
Întrucât în cazul termoelectricitate cele două capete ale dispozitivului sunt supuse la două temperaturi diferite, rezultând o tensiune permanentă în dispozitiv, rezultând întrucât există diferența de temperatură.
Diferența dintre materialele piezoelectrice, piroelectrice și ferroelectrice
Următoarele sunt diferențele dintre materialele piezoelectrice, piroelectrice și ferroelectrice
Parametrii | Piezoelectric | Piroelectric | Ferroelectric |
Funcţie | Materialele piezoelectrice generează electricitate ori de câte ori se aplică solicitări mecanice. | Materialul piroelectric generează potențial electric ori de câte ori este încălzit sau răcit. | Materialul ferroelectric prezintă polarizare electrică chiar și în absența unui câmp electric. |
Exemple
| Cuarț, cristal, amoniu, fosfat | Cristal de cuarț, Amoniu, Fosfat. | Niobit de litiu, Titanit de bariu |
Proprietăți | Non-centrosimetric, Dielectric nepolar, Prezența efectului piezoelectric unde P = dσ. | Ele sunt polarizare unidirecțională, non-centrosimetric, Prezintă piroelectricitate când T> = Tc | Ele sunt ușor polarizate, Prezintă histerezis dielectric, Ambele sunt de natură piro și piezoelectrică. |
Aplicații | Acționează ca un traductor , Folosit în microfoane, Generează unde ultrasonice . | Detectoare IR, Tuburi de imagine, Elemente de detectare a temperaturii. | Traductoare cu ultrasunete Sunt traductoare de presiune Acționează ca un memorie dispozitiv ca o memorie cu acces aleatoriu. |
Analiza matematică a materialului piroelectric
O bucată subțire dintr-un material piroelectric este un electrod și conectat la un amplificator care are o impedanță ridicată, a tranzistor cu efect de câmp (FET) așa cum se arată mai jos. Să fie curentul piroelectric care generează tensiunea V pe admisia electrică Ye. O tensiune amplificator de unitate câștigă cupluri sursa de curent de impedanță mare la o impedanță de intrare scăzută în urma circuitului. Dacă p ’este o componentă a coeficientului piroelectric p ortogonal la suprafața electrodului zonei A. Curentul generat este independent de grosime deoarece curentul este asociat cu sarcina de suprafață nelimitată.
analiza-matematica-a-materialului-piro-electric
Unde,
Încărca Q = p ’A Δ T …… .. 1
Curent piroelectric ip = Ap’dT / dt …… .. 2
Tensiunea piroelectrică V = i / УE ……… 3
Unde admisia electrică УE = GA + GE + jw CA + CE …….4
Conductanță șunt și eșantion GA, GE
Capacitate de șuntare și probă CA, CE
Capacitatea echivalentă a dielectricului este 100 = € σa / To ...... 5
Energie stocată E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6
d = grosimea materialului € σ = constanta de permitivitate la solicitare, A = Zona de protecție, p ’= componenta coeficientului piroelectric p.
Dacă un câmp electric E este aplicat unui material, deplasarea dielectrică totală d, care este o sarcină pe unitatea de suprafață a plăcii, pe ambele părți ale unui material piroelectric este,
d = E s + € E ……… .7
unde € este permitivitatea vidului și Es este polarizarea spontană a densității volumului momentului dipol electric .
Efectul coeficientului piroelectric cu temperatura
Din analiza de mai sus, coeficientul piroelectric are un efect de temperatură
- Coeficientul piroelectric crește odată cu creșterea temperaturii
- Depinde de ordinea tranziției de fază și este mai mare pentru tranzițiile de ordinul doi
- Tc este o temperatură curie în care materialul piroelectric crește.
Avantaje Materiale piroelectrice
Avantajele materialelor piroelectrice sunt
• Fără poluare
• Costul de întreținere este mai mic
• Răspuns foarte frecvent
Dezavantaje Material piroelectric
Dezavantajul materialelor piroelectrice este
• Necesită mare impedanta cablu
• Mișcările statice nu pot fi măsurate cu ușurință.
Aplicații
Aplicațiile materialelor piroelectrice sunt
• Detectoare de mișcare bazate pe PIR
• Radiometrie
• Convertor piroelectric de energie solară
• Detectarea și protecția faunei sălbatice
• Termometru PIR de la distanță
• Detector de incendiu
• Diagnostic cu laser.
Întrebări frecvente
1). Ce sunt cristalele piroelectrice?
Cristalele piroelectrice sunt materiale care produc electricitate atunci când temperatura cristalului crește.
2). Sunt toate feroelectrice piezoelectrice?
Da, toate feroelectricele Piezoelectrice, dar nu toate piezoelectricele sunt feroelectrice.
3). Cuarțul este un piroelectric?
Da, cuarțul este un cristal piroelectric.
4). Ce este un senzor piro?
Senzorul piro este, de asemenea, denumit ca detector piro sau detector termic. În cazul în care, dacă există o mică modificare a temperaturii, se dezvoltă încărcarea pe suprafața cristalului, care este curentul electric necesar.
5). Cristalele pot stoca date?
Da, cristalele pot stoca date.
6). Influențează fundalul termic efectul piroelectric?
Nu, fundalul termic nu influențează efectul piroelectric.
Astfel, piroelectricitate este o proprietate a anumitor cristale care prezintă polarizare, unde un răspuns electric este generat odată cu schimbarea temperaturii. Efectul piroelectric are loc sub 1070 grade F, care este temperatura curiei. Acestea necesită un cablu cu impedanță ridicată pentru funcționarea acestuia, care oferă un răspuns de frecvență bun. Iată o întrebare pentru dvs., care este funcția materialului piroelectric?
