Què és el material piroelèctric: anàlisi matemàtica i les seves aplicacions

Què és el material piroelèctric: anàlisi matemàtica i les seves aplicacions

A dielèctric El material és un aïllant elèctric que té la capacitat d’aturar el flux de corrent a través d’ell. A més, es classifiquen en materials simètrics Centro i materials piezoelèctrics piezoelèctric es classifica com a no piroelèctrics i piroelèctrics, els piro elèctrics es classifiquen a més com a no ferroelèctrics i ferroelèctrics. Aquest article especifica material piroelèctric. Va ser descobert a principis del segle XX per un científic grec. El nom de piroelectricitat deriva del grec on piro significa foc i electricitat. És una propietat general de certs cristalls que es polaritzen per obtenir un gran camp elèctric. Aquests materials piroelèctrics són de naturalesa dura i cristal·lins.



Què és el material piroelèctric?

La piroelectricitat o material piroelèctric és una resposta elèctrica del dielèctric polar amb un canvi de temperatura. Si la temperatura de retorn canvia provoca el moviment dels àtoms des de la seva posició neutra, per tant la polarització del material canvia, observem una tensió a través del material. Aquest efecte és temporal ara suposem que la temperatura es manté constant al seu nou valor. La tensió piroelèctrica esdevé nul a causa del corrent de fuita. Així, dins d’aquests mateixos límits de temperatura, les càrregues desenvolupades per l’efecte de la calefacció o refrigeració són iguals i oposades.


Els materials piroelèctrics presenten una polarització espontània que és la polarització en absència de camp elèctric, això no es pot canviar ni revertir en aplicar el camp elèctric que ho fa en materials ferroelèctrics. Per tant, tots els materials piroelectro també són piezoelèctrics. Els materials piezoelèctrics tenen un cert tipus de cristall piezoelèctric que no permet la piroelectricitat. Per tant, l’efecte piroelèctric té lloc per sota dels 1070 graus F temperatura curie , de manera que quan el material s’escalfa per sobre de la temperatura curie de 1070 graus F, els àtoms tornen a les seves posicions d’equilibri. Per tant, l’efecte electrocalòric es considera com un invers físic de l’efecte piroelèctric.





Llista de materials piroelèctrics

A continuació s’enumeren alguns dels materials piroelèctrics

  • Turmalina
  • nitrur de gal
  • nitrat de cesi (CsNO3)
  • fluorurs de polivinil
  • derivats de la fenil piridina
  • ftalocianina de cobalt
  • Tantalita de liti (LiTaO3).

Comparació entre Pyro Electricity i Thermo Electricity

L’efecte electrocalòric és el fenomen en què el material mostra el canvi de temperatura reversible al camp elèctric aplicat. Per tant, la piroelectricitat és diferent de la termoelectricitat. El cristall piro canvia la temperatura d’un grau a un altre resultant en una tensió temporal a través del cristall.



Mentre que en el cas de termoelectricitat els dos extrems del dispositiu estan sotmesos a dues temperatures diferents que donen lloc a una tensió permanent, ja que hi ha una diferència de temperatura.


Diferència entre els materials piezoelèctrics, piroelèctrics i ferroelèctrics

A continuació es mostren les diferències entre els materials piezoelèctrics, piroelèctrics i ferroelèctrics

Paràmetres

Piezoelèctric

Piroelèctric

Ferroelèctric

Funció

Els materials piezoelèctrics generen electricitat sempre que s’aplica una tensió mecànica.El material piroelèctric genera potencial elèctric sempre que s’escalfa o es refreda.El material ferroelèctric presenta polarització elèctrica fins i tot en absència d’un camp elèctric.

Exemples

Quars, vidre, amoni, fosfatCristall de quars,

Amoni,

Fosfat.

Niobita de liti,

Titanita de bari

Propietats

No centrosimètrics,

Dielèctric no polar,

Presència d'efecte piezoelèctric on P = dσ.

Són polaritzacions unidireccionals,

no centrosimètrics,

Presenta piroelectricitat quan T> = Tc

Es polaritzen fàcilment,

Presenten histèresi dielèctrica,

Són de naturalesa piro i piezoelèctrica.

Aplicacions

Actua com un transductor ,

S’utilitza en micròfons,

Genera ones ultrasòniques .

Detectors IR,

Tubs d’imatges,

Elements de detecció de temperatura.

Transductors d'ultrasons

Són transductors de pressió

Actua com a memòria dispositiu com una memòria d'accés aleatori.

Anàlisi matemàtica de material piroelèctric

Una peça prima d’un material piroelèctric és un elèctrode i està connectat a un amplificador d’alta impedància, a transistor d'efecte de camp (FET) com es mostra a continuació. Sigui el corrent piroelèctric que generi tensió V a través de l’admissió elèctrica Ye. Una tensió amplificador de la unitat guanya les fonts de corrent d’alta impedància a una impedància d’entrada baixa després del circuit. Si p ’és un component del coeficient piroelèctric p ortogonal a la superfície de l’elèctrode de l’àrea A. El corrent generat és independent del gruix ja que el corrent s’associa a la càrrega superficial il·limitada.

Anàlisi-Matemàtica-de-Material-Piro-Elèctric

anàlisi-matemàtica-de-material-piro-elèctric

On,

Càrrec Q = p ’A Δ T …… .. 1

Corrent piroelèctric ip = Ap’dT / dt …… .. 2

Tensió piroelèctrica V = i / УE ……… 3

On admissió elèctrica УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4

Conductància de derivació i mostra GA, GE

Capacitat de derivació i mostra CA, CE

La capacitat equivalent del dielèctric és 100 = € σa / Per ...... 5

Energia emmagatzemada E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6

d = gruix del material € σ = constant de permitivitat a la tensió, A = Àrea de protecció, p ’= component del coeficient piroelèctric p.

Si s’aplica un camp elèctric E a un material, el desplaçament dielèctric total d que és una càrrega per unitat d’àrea de la placa, als dos costats d’un material piroelèctric és,

d = E s + € E ………. 7

on € és la permitivitat del buit i Es és la polarització espontània de la densitat de volum del moment dipolar elèctric .

Efecte del coeficient piroelèctric amb la temperatura

A partir de l’anàlisi anterior, el coeficient piroelèctric té un efecte de temperatura

  • El coeficient piroelèctric augmenta amb un augment de la temperatura
  • Depèn de l’ordre de la transició de fase i és més gran per a les transicions de segon ordre
  • Tc és una temperatura curie on el material piroelèctric augmenta.

Avantatges Materials piroelèctrics

Els avantatges dels materials piroelèctrics són

• Sense contaminació
• El cost de manteniment és menor
• Resposta de freqüència molt alta

Desavantatges Material piroelèctric

L’inconvenient dels materials piroelèctrics és

• Requisit elevat impedància cable
• Els moviments estàtics no es poden mesurar fàcilment.

Aplicacions

Les aplicacions dels materials piroelèctrics són

• Detectors de moviment basats en PIR
• Radiometria
• Convertidor piroelèctric d’energia solar
• Detecció i protecció de la fauna
• Termòmetre remot PIR
Detector d'incendis
• Diagnòstic làser.

Preguntes freqüents

1). Què són els cristalls piroelèctrics?

Els cristalls piroelèctrics són materials que produeixen electricitat quan augmenta la temperatura del cristall.

2). Són tots els ferroelèctrics piezoelèctrics?

Sí, tots els ferroelèctrics piezoelèctrics, però no tots els piezoelèctrics són ferroelèctrics.

3). El quars és un piroelèctric?

Sí, el quars és un cristall piroelèctric.

4). Què és un sensor piro?

El sensor piro també es denomina detector piro o detector tèrmic. Si es produeix un petit canvi de temperatura, es desenvolupa una càrrega a la superfície del cristall que és el corrent elèctric necessari.

5). Els cristalls poden emmagatzemar dades?

Sí, els cristalls poden emmagatzemar dades.

6). El fons tèrmic influeix en l’efecte piroelèctric?

No, el fons tèrmic no influeix en l’efecte piroelèctric.

Així, el piroelectricitat és una propietat de cert cristall que presenta polarització, on es genera una resposta elèctrica amb el canvi de temperatura. L’efecte piroelèctric té lloc per sota dels 1070 graus F que és la temperatura del curie. Requereixen un cable d'alta impedància per al seu funcionament, que proporciona una bona resposta de freqüència. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció del material piroelèctric?