Hvad er pyroelektrisk materiale: Matematisk analyse og dens applikationer

Hvad er pyroelektrisk materiale: Matematisk analyse og dens applikationer

TIL dielektrisk materiale er en elektrisk isolator, som har kapacitet til at stoppe strømmen gennem den. De klassificeres yderligere i Centro symmetriske materialer og piezoelektriske materialer piezoelektrisk er klassificeret som ikke-pyroelektrisk og pyroelektrisk, pyroelektrisk er yderligere klassificeret som ikke-ferroelektrisk og ferroelektrisk. Denne artikel specificerer pyroelektrisk materiale. Det blev opdaget i det tidlige 20. århundrede af en græsk videnskabsmand. Navnet pyroelektricitet stammer fra græsk, hvor pyro betyder ild og elektricitet. Det er en generel egenskab ved visse krystaller, som er polariseret for at opnå stort elektrisk felt. Disse pyroelektriske materialer er hårde og krystallinske.



Hvad er pyroelektrisk materiale?

Pyroelektricitet eller pyroelektrisk materiale er en elektrisk reaktion af polært dielektrikum med en temperaturændring. Hvis temperaturen til gengæld ændrer sig, forårsager det bevægelse af atomer derfra neutral position, derfor ændres materialets polarisering, vi observerer en spænding over materialet. Denne effekt er midlertidig, antag nu, at temperaturen forbliver konstant på sin nye værdi. Den pyroelektriske spænding bliver nul på grund af lækstrømmen. Så inden for de samme temperaturgrænser er de ladninger, der udvikles af effekten af ​​opvarmning eller køling, lige og modsatte.


Pyroelektriske materialer udviser spontan polarisering, der er polarisering i fravær af elektrisk felt, dette kan ikke ændres eller vendes ved anvendelse af det elektriske felt, det gør det i ferroelektriske materialer. Derfor er alle pyroelektromaterialer også piezoelektriske. De piezoelektriske materialer har en bestemt slags piezoelektrisk krystal, der ikke tillader pyroelektricitet. Derfor finder pyroelektrisk effekt sted under 1070 grader F curie temperatur , så når materialet opvarmes over curietemperaturen 1070 grader F, kommer atomerne tilbage til deres ligevægtspositioner. Så den elektrokaloriske effekt betragtes som en fysisk invers af den pyroelektriske effekt.





Liste over pyroelektriske materialer

Nogle af de pyroelektriske materialer er anført nedenfor

  • Tourmaline
  • galliumnitrid
  • cæsiumnitrat (CsNO3)
  • polyvinylfluorider
  • derivater af phenylpyridin
  • koboltphthalocyanin
  • Lithiumtantalit (LiTaO3).

Sammenligning mellem Pyro Electricity og Thermo Electricity

Den elektrokaloriske effekt er det fænomen, hvor materialet viser den reversible temperaturændring på det anvendte elektriske felt. Derfor er pyroelektricitet forskellig fra termoelektricitet. Pyro-krystal ændrer temperaturen fra en grad til en anden, hvilket resulterer i en midlertidig spænding over krystallen.



Der henviser til, at i tilfælde af termoelektricitet de to ender af indretningen udsættes for to forskellige temperaturer, hvilket resulterer i en permanent spænding i indretningen, hvilket resulterer i da der er temperaturforskellen.


Forskel mellem piezoelektriske, pyroelektriske og ferroelektriske materialer

Følgende er forskellene mellem piezoelektriske, pyroelektriske og ferroelektriske materialer

Parametre

Piezoelektrisk

Pyroelektrisk

Ferroelektrisk

Fungere

Piezoelektriske materialer genererer elektricitet, når mekanisk belastning påføres.Pyroelektrisk materiale genererer elektrisk potentiale, når det opvarmes eller afkøles.Ferroelektrisk materiale udviser elektrisk polarisering selv i fravær af et elektrisk felt.

Eksempler

Kvarts, krystal, ammonium, fosfatKvarts krystal,

Ammonium,

Fosfat.

Lithium niobite,

Barium Titanite

Ejendomme

Ikke-centrosymmetrisk,

Ikke-polær dielektrikum,

Tilstedeværelse af piezoelektrisk effekt, hvor P = dσ.

De er ensrettet polarisering,

ikke-centrosymmetrisk,

Det udviser pyroelektricitet, når T> = Tc

De er let polariserede,

De udviser dielektrisk hysterese,

De er begge pyro- og piezoelektriske.

Ansøgninger

Fungerer som en transducer ,

Anvendes i mikrofoner,

Det genererer ultralydsbølger .

IR-detektorer,

Billedrør,

Temperaturfølende elementer.

Ultralydstransducere

De er tryktransducere

Det fungerer som en hukommelse enhed som en tilfældig adgangshukommelse.

Matematisk analyse af pyroelektrisk materiale

Et tyndt stykke af et pyroelektrisk materiale er en elektrode og forbundet til en forstærker, der har høj impedans, en felt-effekt transistor (FET) som vist nedenfor. Lad det være den pyroelektriske strøm, der genererer spænding V over den elektriske adgang Ye. En spænding forstærker af enhedsgevinster kobler strømkilden med høj impedans til en lav indgangsimpedans efter kredsløbet. Hvis p 'er en komponent af den pyroelektriske koefficient p den ortogonale til elektrodeoverfladen i område A. Den genererede strøm er uafhængig af tykkelsen, da strømmen er forbundet med den ubegrænsede overfladeladning.

Matematisk-analyse-af-pyro-elektrisk-materiale

matematisk-analyse-af-pyro-elektrisk-materiale

Hvor,

Oplade Q = p ’A Δ T …… .. 1

Pyroelektrisk strøm ip = Ap’dT / dt …… .. 2

Pyroelektrisk spænding V=i/УE ……… 3

Hvor elektrisk adgang УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4

Shunt og prøve ledningsevne GA, GE

Shunt- og prøvekapacitans CA, CE

Ækvivalent kapacitans for dielektrikum er 100 = € σa / Til ...... 5

Opbevaret energi E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6

d = materialetykkelse € σ = permittivitetskonstant ved spænding, A = beskyttelsesareal, p ’= komponent af pyroelektrisk koefficient p.

Hvis et elektrisk felt E påføres et materiale, er den samlede dielektriske forskydning d, der er en ladning pr. Enhed af pladen, på begge sider af et pyroelektrisk materiale,

d = E s + € E ………. 7

hvor € er permittiviteten af ​​vakuum og Es er spontan polarisering af volumendensiteten af ​​det elektriske dipolmoment .

Virkning af pyroelektrisk koefficient med temperatur

Fra ovenstående analyse har den pyroelektriske koefficient en temperatureffekt

  • Pyroelektrisk koefficient stiger med en temperaturforøgelse
  • Det afhænger af rækkefølgen af ​​faseovergang og er større for andenordens overgange
  • Tc er en curietemperatur, hvor det pyroelektriske materiale stiger.

Fordele Pyroelektriske materialer

Fordelene ved pyroelektriske materialer er

• Forureningsfri
• Vedligeholdelsesomkostninger er mindre
• Meget højfrekvent respons

Ulemper Pyroelektrisk materiale

Ulempen ved pyroelektriske materialer er

• Kræver høj impedans kabel
• Statiske bevægelser kan ikke måles let.

Ansøgninger

Anvendelserne af pyroelektriske materialer er

• PIR-baserede bevægelsesdetektorer
• Radiometri
• Pyroelektrisk konverter til solenergi
• Påvisning og beskyttelse af vilde dyr
• PIR fjernbaseret termometer
Branddetektor
• Laserdiagnostik.

Ofte stillede spørgsmål

1). Hvad er pyroelektriske krystaller?

De pyroelektriske krystaller er materialer, der producerer elektricitet, når temperaturen i krystallen øges.

2). Er alle ferroelektriske produkter Piezo elektriske?

Ja, alle ferroelektriske produkter Piezo elektriske, men ikke alle piezoelektriske stoffer er ferroelektriske.

3). Er kvarts en pyroelektrisk?

Ja, kvarts er en pyroelektrisk krystal.

4). Hvad er en pyrosensor?

Pyrosensoren er også navngivet som en pyro-detektor eller termisk detektor. Hvor der, hvis der er en lille ændring i temperaturen, udvikles ladning på overfladen af ​​krystallen, hvilket er den krævede elektriske strøm.

5). Kan krystaller gemme data?

Ja, krystaller kan gemme data.

6). Påvirker den termiske baggrund den pyroelektriske effekt?

Nej, den termiske baggrund påvirker ikke den pyroelektriske effekt.

Således er den pyroelektricitet er en egenskab af visse krystaller, der udviser polarisering, hvor der genereres en elektrisk reaktion med temperaturændringen. Den pyroelektriske effekt finder sted under 1070 grader F, der er curietemperatur. De kræver kabel med høj impedans til dets drift, hvilket giver et godt frekvensrespons. Her er et spørgsmål til dig, hvad er funktionen af ​​pyroelektrisk materiale?