Co to jest materiał piroelektryczny: analiza matematyczna i jej zastosowania

Co to jest materiał piroelektryczny: analiza matematyczna i jej zastosowania

DO dielektryk materiał jest izolatorem elektrycznym, który ma zdolność zatrzymywania przepływu prądu przez niego. Są one podzielone na materiały symetryczne Centro i materiały piezoelektryczne piezoelektryczny jest klasyfikowany jako nie-pyroelektryki i pyroelektryki, elementy piroelektryczne są dalej klasyfikowane jako nieferroelektryki i ferroelektryki. W tym artykule określono materiał piroelektryczny. Został odkryty na początku XX wieku przez greckiego naukowca. Nazwa pyroelectricity pochodzi od języka greckiego, gdzie pyro oznacza ogień i elektryczność. Jest to ogólna właściwość pewnych kryształów, które są spolaryzowane w celu uzyskania dużego pola elektrycznego. Te materiały piroelektryczne są z natury twarde i krystaliczne.



Co to jest materiał piroelektryczny?

Pyroelektryczność lub materiał piroelektryczny jest odpowiedzią elektryczną polarnego dielektryka na zmianę temperatury. Jeśli temperatura w odpowiedzi zmienia się, powoduje to ruch atomów z tego neutralnego położenia, a tym samym zmienia się polaryzacja materiału, obserwujemy napięcie na materiale. Ten efekt jest tymczasowy, teraz przypuśćmy, że temperatura pozostaje stała na nowej wartości. Napięcie piroelektryczne spada do zera z powodu prądu upływu. Zatem w tych samych granicach temperatury ładunki powstające w wyniku ogrzewania lub chłodzenia są równe i przeciwne.


Materiały piroelektryczne wykazują spontaniczną polaryzację, czyli polaryzację przy braku pola elektrycznego, której nie można zmienić ani odwrócić przy przyłożeniu pola elektrycznego. Dlatego wszystkie materiały pirotechniczne są również piezoelektryczne. Materiały piezoelektryczne mają pewien rodzaj kryształu piezoelektrycznego, który nie pozwala na piroelektryczność. Stąd efekt pyroelektryczny ma miejsce poniżej 1070 stopni F. temperatura Curie , więc gdy materiał zostanie podgrzany powyżej temperatury Curie 1070 stopni F, atomy wracają do swoich pozycji równowagi. Tak więc efekt elektrokaloryczny jest uważany za fizyczną odwrotność efektu pyroelektrycznego.





Lista materiałów piroelektrycznych

Niektóre z materiałów piroelektrycznych są wymienione poniżej

  • Turmalin
  • azotek galu
  • azotan cezu (CsNO3)
  • polifluorki winylu
  • pochodne fenylopirydyny
  • ftalocyjanina kobaltu
  • Tantalit litu (LiTaO3).

Porównanie Pyro Electricity i Thermo Electricity

Efekt elektrokaloryczny to zjawisko, w którym materiał wykazuje odwracalną zmianę temperatury na przyłożonym polu elektrycznym. Stąd pyroelektryczność różni się od termoelektryczności. Pyro-kryształ zmienia temperaturę z jednego stopnia na drugi, powodując tymczasowe napięcie na krysztale.



Natomiast w przypadku termoelektryczność oba końce urządzenia są poddawane dwóm różnym temperaturom, w wyniku czego powstaje stałe napięcie w urządzeniu, co skutkuje różnicą temperatur.


Różnica między materiałami piezoelektrycznymi, piroelektrycznymi i ferroelektrycznymi

Poniżej przedstawiono różnice między materiałami piezoelektrycznymi, piroelektrycznymi i ferroelektrycznymi

Parametry

Piezoelektryczny

Pyroelectric

Ferroelectric

Funkcjonować

Materiały piezoelektryczne wytwarzają energię elektryczną zawsze, gdy stosowane są naprężenia mechaniczne.Materiał piroelektryczny generuje potencjał elektryczny po każdym podgrzaniu lub schłodzeniu.Materiał ferroelektryczny wykazuje polaryzację elektryczną nawet przy braku pola elektrycznego.

Przykłady

Kwarc, kryształ, amon, fosforanKryształ kwarcu,

Amon,

Fosforan.

Niobit litu,

Tytanit baru

Nieruchomości

Niecentrosymetryczny,

Dielektryk niepolarny,

Obecność efektu piezoelektrycznego, gdzie P = dσ.

Są polaryzacją jednokierunkową,

niecentrosymetryczny,

Wykazuje piroelektryczność, gdy T> = Tc

Są łatwo spolaryzowane,

Wykazują histerezę dielektryczną,

Mają zarówno charakter pirotechniczny, jak i piezoelektryczny.

Aplikacje

Działa jak transduktor ,

Używany w mikrofonach,

Generuje fale ultradźwiękowe .

Detektory podczerwieni,

Lampy obrazowe,

Elementy wyczuwające temperaturę.

Przetworniki ultradźwiękowe

Są przetwornikiem ciśnienia

Działa jako plik pamięć urządzenie takie jak pamięć o dostępie swobodnym.

Analiza matematyczna materiału piroelektrycznego

Cienki kawałek materiału piroelektrycznego jest elektrodą i jest podłączony do wzmacniacza o wysokiej impedancji, tranzystor polowy (FET), jak pokazano poniżej. Niech to będzie prąd piroelektryczny, który wytwarza napięcie V na admitancji elektrycznej Ye. Napięcie wzmacniacz Wzmocnień jedności łączy źródło prądu o wysokiej impedancji z niską impedancją wejściową po obwodzie. Jeżeli p 'jest składową piroelektrycznego współczynnika p prostopadłego do powierzchni elektrody obszaru A. Wytwarzany prąd jest niezależny od grubości, ponieważ jest on powiązany z nieograniczonym ładunkiem powierzchniowym.

Matematyczna-Analiza-Materiału Pyro-Elektrycznego

matematyczna-analiza-materiału-piro-elektrycznego

Gdzie,

Opłata Q = p ’A Δ T …… .. 1

Prąd piroelektryczny ip = Ap’dT / dt …… .. 2

Napięcie piroelektryczne V = i / УE ……… 3

Gdzie admitancja elektryczna УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4

Bocznik i przewodnictwo próbki GA, GE

Bocznik i pojemność próbki CA, CE

Równoważna pojemność dielektryka wynosi 100 = € σa / Do ...... 5

Zmagazynowana energia E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6

d = grubość materiału € σ = stała przenikalności cieplnej przy naprężeniu, A = powierzchnia ochrony, p ’= składnik współczynnika piroelektrycznego p.

Jeśli do materiału przyłożone jest pole elektryczne E, całkowite przemieszczenie dielektryka d, czyli ładunek na jednostkę powierzchni płyty, po obu stronach materiału piroelektrycznego wynosi,

d = E s + € E ……… .7

gdzie € jest przenikalnością próżni, a Es jest spontaniczną polaryzacją gęstości objętościowej elektrycznego momentu dipolowego .

Wpływ współczynnika piroelektrycznego z temperaturą

Z powyższej analizy wynika, że ​​współczynnik piroelektryczny ma wpływ na temperaturę

  • Współczynnik piroelektryczny rośnie wraz ze wzrostem temperatury
  • Zależy to od kolejności przejść fazowych i jest większa dla przejść drugiego rzędu
  • Tc to temperatura właściwa, w której wzrasta materiał piroelektryczny.

Zalety Materiały piroelektryczne

Zaletami materiałów piroelektrycznych są

• Wolny od zanieczyszczeń
• Koszt utrzymania jest niższy
• Bardzo wysokie pasmo przenoszenia

Wady Materiał piroelektryczny

Wadą materiałów piroelektrycznych jest

• Wymagaj wysokiego impedancja kabel
• Ruchy statyczne nie mogą być łatwo zmierzone.

Aplikacje

Zastosowania materiałów piroelektrycznych to

• Czujki ruchu oparte na PIR
• Radiometria
• Piroelektryczny przetwornik energii słonecznej
• Wykrywanie i ochrona dzikich zwierząt
• Termometr zdalny PIR
Detektor ognia
• Diagnostyka laserowa.

FAQs

1). Co to są kryształy pyroelektryczne?

Kryształy piroelektryczne to materiały wytwarzające energię elektryczną, gdy temperatura kryształu wzrasta.

2). Czy wszystkie ferroelektryki są piezoelektryczne?

Tak, wszystkie ferroelektryki Piezoelektryki, ale nie wszystkie piezoelektryki są ferroelektrykami.

3). Czy kwarc jest piroelektrykiem?

Tak, kwarc to kryształ piroelektryczny.

4). Co to jest czujnik piroelektryczny?

Czujnik pirometryczny jest również nazywany detektorem pirotechnicznym lub detektorem termicznym. Gdzie w przypadku niewielkiej zmiany temperatury na powierzchni kryształu powstaje ładunek, którym jest wymagany prąd elektryczny.

5). Czy kryształy mogą przechowywać dane?

Tak, kryształy mogą przechowywać dane.

6). Czy tło termiczne wpływa na efekt piroelektryczny?

Nie, tło termiczne nie wpływa na efekt piroelektryczny.

Więc pyroelektryczność jest właściwością pewnego kryształu, który wykazuje polaryzację, gdzie odpowiedź elektryczna jest generowana wraz ze zmianą temperatury. Efekt piroelektryczny zachodzi poniżej 1070 stopni F, czyli temperatury właściwej. Do działania wymagają kabla o wysokiej impedancji, który zapewnia dobrą charakterystykę częstotliwościową. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest funkcja materiału piroelektrycznego?