A dieléctrico El material es un aislante eléctrico, que tiene la capacidad de detener el flujo de corriente a través de él. Se clasifican en materiales simétricos Centro y materiales piezoeléctricos, además piezoeléctrico se clasifica como no piroeléctricos y piroeléctricos, los piroeléctricos se clasifican además como no ferroeléctricos y ferroeléctricos. Este artículo especifica material piroeléctrico. Fue descubierto a principios del siglo XX por un científico griego. El nombre piroelectricidad se deriva del griego, donde piro significa fuego y electricidad. Es una propiedad general de ciertos cristales que están polarizados para obtener un gran campo eléctrico. Estos materiales piroeléctricos son de naturaleza dura y cristalinos.
¿Qué es el material piroeléctrico?
La piroelectricidad o material piroeléctrico es una respuesta eléctrica de dieléctrico polar con un cambio de temperatura. Si la temperatura a cambio cambia, provoca el movimiento de los átomos desde su posición neutra, por lo tanto, la polarización del material cambia, observamos un voltaje a través del material. Este efecto es temporal ahora suponga que la temperatura permanece constante en su nuevo valor. El voltaje piroeléctrico se vuelve cero debido a la corriente de fuga. Entonces, dentro de estos mismos límites de temperatura, las cargas desarrolladas por el efecto del calentamiento o enfriamiento son iguales y opuestas.
Los materiales piroeléctricos exhiben una polarización espontánea que es polarización en ausencia de campo eléctrico, esto no se puede cambiar ni revertir al aplicar el campo eléctrico lo hace en materiales ferroeléctricos. Por tanto, todos los materiales piroelectrónicos son también piezoeléctricos. Los materiales piezoeléctricos tienen un cierto tipo de cristal piezoeléctrico que no permite la piroelectricidad. Por lo tanto, el efecto piroeléctrico tiene lugar por debajo de los 1070 grados F Temperatura curie , así que cuando el material se calienta por encima de la temperatura de Curie de 1070 grados F, los átomos vuelven a sus posiciones de equilibrio. Entonces, el efecto electrocalórico se considera como un inverso físico del efecto piroeléctrico.
Lista de materiales piroeléctricos
Algunos de los materiales piroeléctricos se enumeran a continuación
- Turmalina
- nitruro de galio
- nitrato de cesio (CsNO3)
- fluoruros de polivinilo
- derivados de fenil piridina
- ftalocianina de cobalto
- Tantalita de litio (LiTaO3).
Comparación entre Pyro Electricity y Thermo Electricity
El efecto electrocalórico es el fenómeno en el que el material muestra el cambio de temperatura reversible en el campo eléctrico aplicado. Por tanto, la piroelectricidad es diferente de la termoelectricidad. El pirocristal cambia la temperatura de un grado a otro, lo que resulta en un voltaje temporal a través del cristal.
Mientras que en el caso de termoelectricidad los dos extremos del dispositivo están sujetos a dos temperaturas diferentes, lo que da como resultado un voltaje permanente en el dispositivo, lo que resulta en una diferencia de temperatura.
Diferencia entre materiales piezoeléctricos, piroeléctricos y ferroeléctricos
Las siguientes son las diferencias entre materiales piezoeléctricos, piroeléctricos y ferroeléctricos
Parámetros | Piezoeléctrico | Piroeléctrico | Ferroeléctrico |
Función | Los materiales piezoeléctricos generan electricidad cuando se aplica tensión mecánica. | El material piroeléctrico genera potencial eléctrico cuando se calienta o enfría. | El material ferroeléctrico presenta polarización eléctrica incluso en ausencia de un campo eléctrico. |
Ejemplos
| Cuarzo, cristal, amonio, fosfato | Cristal de cuarzo, Amonio, Fosfato. | Niobita de litio, Titanita de bario |
Propiedades | No centrosimétrico, Dieléctrico no polar, Presencia de efecto piezoeléctrico donde P = dσ. | Son polarización unidireccional, no centrosimétrico, Exhibe piroelectricidad cuando T> = Tc | Se polarizan fácilmente, Presentan histéresis dieléctrica, Son de naturaleza piro y piezoeléctrica. |
Aplicaciones | Actúa como un transductor , Utilizado en micrófonos, Genera ondas ultrasónicas . | Detectores de infrarrojos, Tubos de imagen, Elementos sensores de temperatura. | Transductores ultrasónicos Son transductores de presión Actúa como memoria dispositivo como una memoria de acceso aleatorio. |
Análisis matemático de material piroeléctrico
Una pieza delgada de material piroeléctrico es un electrodo y está conectado a un amplificador que es de alta impedancia, un Transistor de efecto de campo (FET) como se muestra a continuación. Sea la corriente piroeléctrica la que genera voltaje V a través de la admitancia eléctrica Ye. Un voltaje amplificador de las ganancias unitarias acopla la fuente de corriente de alta impedancia a una baja impedancia de entrada siguiendo el circuito. Si p 'es un componente del coeficiente piroeléctrico p, el ortogonal a la superficie del electrodo del área A. La corriente generada es independiente del espesor ya que la corriente está asociada con la carga superficial ilimitada.
análisis-matemático-de-material-piro-eléctrico
Dónde,
Cargo Q = p ’A Δ T …… .. 1
Corriente piroeléctrica ip = Ap’dT / dt …… .. 2
Voltaje piroeléctrico V = i / УE ……… 3
Donde la entrada eléctrica УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4
Conductancia de derivación y muestra GA, GE
Capacitancia de derivación y muestra CA, CE
La capacitancia equivalente del dieléctrico es 100 = € σa / Hasta ...... 5
Energía almacenada E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6
d = espesor del material € σ = constante de permitividad en tensión, A = Área de protección, p ’= componente del coeficiente piroeléctrico p.
Si se aplica un campo eléctrico E a un material, el desplazamiento dieléctrico total d que es una carga por unidad de área de la placa, en ambos lados de un material piroeléctrico es,
d = E s + € E ………. 7
donde € es la permitividad del vacío y Es es la polarización espontánea de la densidad de volumen del momento dipolar eléctrico .
Efecto del coeficiente piroeléctrico con la temperatura
Del análisis anterior, el coeficiente piroeléctrico tiene un efecto de temperatura
- El coeficiente piroeléctrico aumenta con un aumento de temperatura.
- Depende del orden de transición de fase y es más grande para las transiciones de segundo orden.
- Tc es una temperatura de curie en la que aumenta el material piroeléctrico.
Ventajas de los materiales piroeléctricos
Las ventajas de los materiales piroeléctricos son
• Libre de contaminación
• El costo de mantenimiento es menor
• Respuesta de muy alta frecuencia
Desventajas Material piroeléctrico
La desventaja de los materiales piroeléctricos es
• Requieren alto impedancia cable
• Los movimientos estáticos no se pueden medir fácilmente.
Aplicaciones
Las aplicaciones de los materiales piroeléctricos son
• Detectores de movimiento basados en PIR
• Radiometría
• Convertidor piroeléctrico de energía solar
• Detección y protección de la vida silvestre
• Termómetro remoto PIR
• Detector de fuego
• Diagnóstico láser.
Preguntas frecuentes
1). ¿Qué son los cristales piroeléctricos?
Los cristales piroeléctricos son materiales que producen electricidad cuando aumenta la temperatura del cristal.
2). ¿Todos los ferroeléctricos son piezoeléctricos?
Sí, todos los ferroeléctricos Piezoeléctricos pero no todos los piezoeléctricos son ferroeléctricos.
3). ¿Es el cuarzo un piroeléctrico?
Sí, el cuarzo es un cristal piroeléctrico.
4). ¿Qué es un pirosensor?
El sensor pirotécnico también se denomina detector pirotécnico o detector térmico. Donde si hay un pequeño cambio en la temperatura se desarrolla una carga en la superficie del cristal que es la corriente eléctrica requerida.
5). ¿Pueden los cristales almacenar datos?
Sí, los cristales pueden almacenar datos.
6). ¿Influye el fondo térmico en el efecto piroeléctrico?
No, el fondo térmico no influye en el efecto piroeléctrico.
Por lo tanto, la piroelectricidad es una propiedad de cierto cristal que exhibe polarización, donde se genera una respuesta eléctrica con el cambio de temperatura. El efecto piroeléctrico tiene lugar por debajo de los 1070 grados F que es la temperatura de curie. Requieren cable de alta impedancia para su funcionamiento que proporcione una buena respuesta en frecuencia. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función del material piroeléctrico?
