PER dielettrico il materiale è un isolante elettrico, che ha la capacità di fermare il flusso di corrente che lo attraversa. Sono classificati in materiali Centro simmetrici e materiali piezoelettrici, ulteriormente piezoelettrico è classificato come non piroelettrico e piroelettrico, i piroelettrici sono ulteriormente classificati come non ferroelettrici e ferroelettrici. Questo articolo specifica il materiale piroelettrico. È stato scoperto all'inizio del XX secolo da uno scienziato greco. Il nome piroelettricità deriva dal greco dove piro significa fuoco ed elettricità. È una proprietà generale di alcuni cristalli che sono polarizzati per ottenere un grande campo elettrico. Questi materiali piroelettrici sono di natura dura e cristallini.
Cos'è il materiale piroelettrico?
La piroelettricità o materiale piroelettrico è una risposta elettrica del dielettrico polare con una variazione di temperatura. Se la temperatura di ritorno cambia provoca il movimento degli atomi da lì posizione neutra quindi la polarizzazione del materiale cambia, osserviamo una tensione attraverso il materiale. Questo effetto è temporaneo ora supponiamo che la temperatura rimanga costante al suo nuovo valore. La tensione piroelettrica diventa zero a causa della corrente di dispersione. Quindi, entro questi stessi limiti di temperatura, le cariche sviluppate dall'effetto del riscaldamento o del raffreddamento sono uguali e opposte.
I materiali piroelettrici mostrano polarizzazione spontanea che è polarizzazione in assenza di campo elettrico, questa non può essere modificata o invertita applicando il campo elettrico che lo fa nei materiali ferroelettrici. Quindi tutti i materiali piroelettrici sono anche piezoelettrici. I materiali piezoelettrici hanno un certo tipo di cristallo piezoelettrico che non consente la piroelettricità. Quindi l'effetto piroelettrico si verifica al di sotto dei 1070 gradi F. temperatura curie , quindi quando il materiale viene riscaldato al di sopra della temperatura di curie di 1070 gradi F, gli atomi tornano alle loro posizioni di equilibrio. Quindi, l'effetto elettrocalorico è considerato come un inverso fisico dell'effetto piroelettrico.
Elenco dei materiali piroelettrici
Alcuni dei materiali piroelettrici sono elencati di seguito
- Tormalina
- nitruro di gallio
- nitrato di cesio (CsNO3)
- fluoruri di polivinile
- derivati della fenil piridina
- ftalocianina di cobalto
- Tantalite di litio (LiTaO3).
Confronto tra Pyro Electricity e Thermo Electricity
L'effetto elettrocalorico è il fenomeno in cui il materiale mostra la variazione di temperatura reversibile sul campo elettrico applicato. Quindi la piroelettricità è diversa dalla termoelettricità. Il pirocristallo cambia la temperatura da un grado all'altro determinando una tensione temporanea attraverso il cristallo.
Mentre nel caso di termoelettricità le due estremità del dispositivo sono sottoposte a due diverse temperature determinando una tensione permanente nel dispositivo risultante in quanto vi è la differenza di temperatura.
Differenza tra materiali piezoelettrici, piroelettrici e ferroelettrici
Le seguenti sono le differenze tra materiali piezoelettrici, piroelettrici e ferroelettrici
Parametri | Piezoelettrico | Piroelettrico | Ferroelettrico |
Funzione | I materiali piezoelettrici generano elettricità ogni volta che viene applicato uno stress meccanico. | Il materiale piroelettrico genera potenziale elettrico ogni volta che viene riscaldato o raffreddato. | Il materiale ferroelettrico mostra polarizzazione elettrica anche in assenza di campo elettrico. |
Esempi
| Quarzo, cristallo, ammonio, fosfato | Cristallo di quarzo, Ammonio, Fosfato. | Niobite di litio, Titanite di bario |
Proprietà | Non-centrosymmetric, Dielettrico non polare, Presenza di effetto piezoelettrico dove P = dσ. | Sono polarizzazione unidirezionale, non-centrosymmetric, Presenta piroelettricità quando T> = Tc | Sono facilmente polarizzabili, Presentano isteresi dielettrica, Sono di natura sia pirica che piezoelettrica. |
Applicazioni | Agisce come un file trasduttore , Utilizzato nei microfoni, Genera onde ultrasoniche . | Rilevatori IR, Tubi immagine, Elementi di rilevamento della temperatura. | Trasduttori ultrasonici Sono trasduttori di pressione Agisce come un file memoria dispositivo come una memoria ad accesso casuale. |
Analisi matematica del materiale piroelettrico
Un pezzo sottile di un materiale piroelettrico è un elettrodo e collegato a un amplificatore ad alta impedenza, un transistor ad effetto di campo (FET) come mostrato di seguito. Sia la corrente piroelettrica che genera la tensione V attraverso l'ammettenza elettrica Ye. Una tensione amplificatore di guadagni unitari accoppia la sorgente di corrente ad alta impedenza a una bassa impedenza di ingresso seguendo il circuito. Se p 'è una componente del coefficiente piroelettrico è ortogonale alla superficie dell'elettrodo dell'area A. La corrente generata è indipendente dallo spessore poiché la corrente è associata alla carica superficiale illimitata.
analisi-matematica-del-materiale-piroelettrico
Dove,
Caricare Q = p ’A Δ T …… .. 1
Corrente piroelettrica ip = Ap'dT / dt …… .. 2
Tensione piroelettrica V = i / УE ……… 3
Dove ingresso elettrico УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4
Shunt e conduttanza del campione GA, GE
Capacità shunt e campione CA, CE
La capacità equivalente del dielettrico è 100 = € σa / A ... 5
Energia immagazzinata E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6
d = spessore del materiale € σ = costante di permittività alla sollecitazione, A = Area di protezione, p ’= componente del coefficiente piroelettrico p.
Se un campo elettrico E viene applicato a un materiale, lo spostamento dielettrico totale d che è una carica per unità di area della piastra, su entrambi i lati di un materiale piroelettrico è,
d= E s +€ E ……….7
dove € è la permettività del vuoto ed Es è la polarizzazione spontanea della densità di volume del momento di dipolo elettrico .
Effetto del coefficiente piroelettrico con la temperatura
Dall'analisi precedente, il coefficiente piroelettrico ha un effetto sulla temperatura
- Il coefficiente piroelettrico aumenta con l'aumento della temperatura
- Dipende dall'ordine di transizione di fase ed è maggiore per le transizioni di secondo ordine
- Tc è una temperatura curie in cui il materiale piroelettrico aumenta.
Vantaggi Materiali piroelettrici
I vantaggi dei materiali piroelettrici sono
• Senza inquinamento
• Il costo di manutenzione è inferiore
• Risposta ad altissima frequenza
Svantaggi Materiale piroelettrico
Lo svantaggio dei materiali piroelettrici è
• Richiedi alto impedenza cavo
• I movimenti statici non possono essere misurati facilmente.
Applicazioni
Le applicazioni dei materiali piroelettrici sono
• Rilevatori di movimento basati su PIR
• Radiometria
• Convertitore piroelettrico a energia solare
• Rilevamento e protezione della fauna selvatica
• Termometro remoto PIR
• Rilevatore di incendio
• Diagnostica laser.
Domande frequenti
1). Cosa sono i cristalli piroelettrici?
I cristalli piroelettrici sono materiali che producono elettricità quando la temperatura del cristallo viene aumentata.
2). Tutti i ferroelettrici sono elettrici piezoelettrici?
Sì, tutti i ferroelettrici I piezoelettrici ma non tutti i piezoelettrici sono ferroelettrici.
3). Il quarzo è un piroelettrico?
Sì, il quarzo è un cristallo piroelettrico.
4). Cos'è un pirosensore?
Il sensore pirolitico è anche denominato rivelatore pirolitico o rivelatore termico. Dove se c'è una piccola variazione di temperatura si sviluppa una carica sulla superficie del cristallo che è la corrente elettrica richiesta.
5). I cristalli possono memorizzare dati?
Sì, i cristalli possono memorizzare dati.
6). Lo sfondo termico influenza l'effetto piroelettrico?
No, il fondo termico non influenza l'effetto piroelettrico.
Quindi, il piroelettricità è una proprietà di un certo cristallo che mostra polarizzazione, dove viene generata una risposta elettrica con il cambiamento di temperatura. L'effetto piroelettrico si verifica al di sotto dei 1070 gradi F che è la temperatura di curie. Richiedono un cavo ad alta impedenza per il suo funzionamento che fornisce una buona risposta in frequenza. Ecco una domanda per te, qual è la funzione del materiale piroelettrico?
