TO dielektrikum materiálom je elektrický izolátor, ktorý má schopnosť zastaviť tok prúdu cez ňu. Ďalej sú klasifikované ako symetrické materiály Centro a piezoelektrické materiály piezoelektrický je klasifikovaná ako nepyroelektrika a pyroelektrika, pyroelektrika je ďalej klasifikovaná ako neferoelektrika a feroelektrika. Tento článok špecifikuje pyroelektrický materiál. Objavil ju na začiatku 20. storočia grécky vedec. Názov pyroelektřina je odvodený z gréčtiny, kde pyro znamená oheň a elektrina. Je to všeobecná vlastnosť určitých kryštálov, ktoré sú polarizované na získanie veľkého elektrického poľa. Tieto pyroelektrické materiály sú tvrdej povahy a kryštalické.
Čo je to pyroelektrický materiál?
Pyroelektřina alebo pyroelektrický materiál je elektrická odozva polárneho dielektrika so zmenou teploty. Ak sa teplota na spiatočke zmení, spôsobí pohyb atómov odtiaľ neutrálnu polohu, a teda sa zmení polarizácia materiálu, pozorujeme napätie naprieč materiálom. Tento efekt je dočasný, predpokladajme, že teplota zostane konštantná na svojej novej hodnote. Pyroelektrické napätie sa stáva nulovým v dôsledku únikového prúdu. Takže v rámci rovnakých teplotných limitov sú poplatky vyvinuté pri zahrievaní alebo ochladzovaní rovnaké a opačné.
Pyroelektrické materiály vykazujú spontánnu polarizáciu, čo je polarizácia pri absencii elektrického poľa, čo sa nedá zmeniť alebo zvrátiť pri použití elektrického poľa, ktoré robí vo feroelektrických materiáloch. Preto sú všetky pyroelektro materiály tiež piezoelektrické. Piezoelektrické materiály majú určitý druh piezoelektrického kryštálu, ktorý neumožňuje pyroelektricitu. Preto sa pyroelektrický jav odohráva pod 1070 stupňom F. teplota curie , takže keď sa materiál zahreje nad teplotu curie 1070 stupňov F, atómy sa vrátia do svojich rovnovážnych polôh. Elektrokalorický efekt sa teda považuje za fyzickú inverziu pyroelektrického javu.
Zoznam pyroelektrických materiálov
Niektoré z pyroelektrických materiálov sú uvedené nižšie
- Turmalín
- nitrid gália
- dusičnan cézny (CsNO3)
- polyvinylfluoridy
- deriváty fenylpyridínu
- kobalt ftalokyanín
- Tantalit lítny (LiTaO3).
Porovnanie medzi elektrickou energiou a elektrinou
Elektrokalorický efekt je jav, pri ktorom materiál vykazuje reverzibilnú zmenu teploty na aplikovanom elektrickom poli. Preto sa pyroelektřina líši od termoelektriky. Pyro kryštál mení teplotu z jedného stupňa na druhý, čo vedie k dočasnému napätiu v kryštáli.
Keďže v prípade termoelektřina dva konce zariadenia sú vystavené dvom rôznym teplotám, ktoré vedú k trvalému napätiu v zariadení, čo vedie k rozdielu teplôt.
Rozdiel medzi piezoelektrickými, pyroelektrickými a feroelektrickými materiálmi
Nasledujú rozdiely medzi piezoelektrickými, pyroelektrickými a feroelektrickými materiálmi
Parametre | Piezoelektrický | Pyroelektrický | Feroelektrický |
Funkcia | Piezoelektrické materiály vyrábajú elektrinu vždy, keď je vyvíjané mechanické namáhanie. | Pyroelektrický materiál vytvára elektrický potenciál, kedykoľvek sa zohreje alebo ochladí. | Feroelektrický materiál vykazuje elektrickú polarizáciu aj v neprítomnosti elektrického poľa. |
Príklady
| Kremeň, krištáľ, amoniak, fosfát | Kremenný krištáľ, Amoniak, Fosfát. | Lítium niobit, Titanit bárnatý |
Vlastnosti | Necentrosymetrické, Nepolárne dielektrikum, Prítomnosť piezoelektrického javu, kde P = dσ. | Sú to jednosmerná polarizácia, necentrosymmetrický, Vykazuje pyroelektricitu, keď T> = Tc | Sú ľahko polarizovateľné, Vykazujú dielektrickú hysterézu, Sú pyro aj piezoelektrickej povahy. |
Aplikácie | Pôsobí ako a prevodník , Používa sa v mikrofónoch, Generuje ultrazvukové vlny . | IR detektory, Obrazové trubice, Prvky snímajúce teplotu. | Ultrazvukové snímače Sú to snímače tlaku Pôsobí ako a Pamäť zariadenie ako pamäť s náhodným prístupom. |
Matematická analýza pyroelektrického materiálu
Tenký kúsok pyroelektrického materiálu je elektróda a je pripojený k zosilňovaču, ktorý má vysokú impedanciu, a tranzistor s efektom poľa (FET), ako je uvedené nižšie. Nech je to pyroelektrický prúd, ktorý generuje napätie V naprieč elektrickým vstupom Ye. Napätie zosilňovač zisky jednoty spájajú zdroj vysokej impedancie prúdu s nízkou vstupnou impedanciou nasledujúcou po obvode. Ak p 'je zložkou pyroelektrického koeficientu p, je kolmý na povrch elektródy oblasti A. Generovaný prúd je nezávislý od hrúbky, pretože prúd je spojený s neobmedzeným povrchovým nábojom.
matematická analýza pyroelektrického materiálu
Kde,
Poplatok Q = p ‘A Δ T …… .. 1
Pyroelektrický prúd ip = Ap’dT / dt …… .. 2
Pyroelektrické napätie V = i / ÓE ……… 3
Kde elektrický príjem УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4
Bočník a vodivosť vzorky GA, GE
Bočníková a vzorkovacia kapacita CA, CE
Ekvivalentná kapacita dielektrika je 100 = σa / na ...... 5
Uložená energia E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6
d = hrúbka materiálu σ = konštanta permitivity pri namáhaní, A = ochranná oblasť, p ’= zložka pyroelektrického koeficientu p.
Ak sa na materiál aplikuje elektrické pole E, celkový dielektrický posun d, ktorý je nábojom na jednotku plochy dosky, na oboch stranách pyroelektrického materiálu je,
d = E s + € E ………. 7
kde € je permitivita vákua a Es je spontánna polarizácia objemovej hustoty elektrického dipólového momentu .
Vplyv pyroelektrického koeficientu na teplotu
Z vyššie uvedenej analýzy má pyroelektrický koeficient vplyv teploty
- Pyroelektrický koeficient sa zvyšuje so zvyšovaním teploty
- Závisí to od poradia fázového prechodu a je väčší pre prechody druhého rádu
- Tc je teplota curie, pri ktorej sa zvyšuje pyroelektrický materiál.
Výhody pyroelektrických materiálov
Výhody pyroelektrických materiálov sú
• Bez znečistenia
• Náklady na údržbu sú nižšie
• Veľmi vysokofrekvenčná odozva
Nevýhody Pyroelektrický materiál
Nevýhodou pyroelektrických materiálov je
• Vyžadujú vysoké impedancia kábel
• Statické pohyby sa nedajú ľahko merať.
Aplikácie
Aplikácie pyroelektrických materiálov sú
• PIR detektory pohybu
• Rádiometria
• Pyroelektrický prevodník slnečnej energie
• Detekcia a ochrana divokej zveri
• PIR diaľkový teplomer
• Hlásič požiaru
• Laserová diagnostika.
Časté otázky
1). Čo sú to pyroelektrické kryštály?
Pyroelektrické kryštály sú materiály, ktoré pri zvýšení teploty kryštálu vyrábajú elektrinu.
2). Sú všetky feroelektrické prvky piezoelektrické?
Áno, všetky feroelektrické piezoelektrické prvky, ale nie všetky piezoelektrické sú feroelektrické.
3). Je kremeň pyroelektrický?
Áno, kremeň je pyroelektrický kryštál.
4). Čo je pyro senzor?
Pyro senzor sa tiež nazýva pyro detektor alebo tepelný detektor. Ak dôjde k malej zmene teplotného náboja, vznikne na povrchu kryštálu požadovaný elektrický prúd.
5). Môžu kryštály ukladať údaje?
Áno, kryštály môžu ukladať údaje.
6). Ovplyvňuje tepelné pozadie pyroelektrický jav?
Nie, tepelné pozadie neovplyvňuje pyroelektrický jav.
Teda pyroelektřina je vlastnosť určitého kryštálu, ktorá vykazuje polarizáciu, pri ktorej sa pri zmene teploty generuje elektrická odozva. Pyroelektrický jav sa uskutočňuje pod 1070 stupňov F, čo je teplota curie. Pre svoju činnosť vyžadujú kábel s vysokou impedanciou, ktorý poskytuje dobrú frekvenčnú odozvu. Tu je otázka, aká je funkcia pyroelektrického materiálu?
