Qu'est-ce que le matériau pyroélectrique: analyse mathématique et ses applications

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À diélectrique le matériau est un isolant électrique, qui a la capacité d'arrêter le flux de courant à travers lui. Ils sont classés en matériaux symétriques Centro et matériaux piézoélectriques, en outre piézoélectrique est classé comme non pyroélectrique et pyroélectrique, les pyroélectriques sont en outre classés comme non ferroélectriques et ferroélectriques. Cet article spécifie le matériau pyroélectrique. Il a été découvert au début du 20e siècle par un scientifique grec. Le nom pyroélectricité est dérivé du grec où pyro signifie feu et électricité. C'est une propriété générale de certains cristaux qui sont polarisés pour obtenir un champ électrique important. Ces matériaux pyroélectriques sont de nature dure et cristalline.

Qu'est-ce que le matériau pyroélectrique?

La pyroélectricité ou matériau pyroélectrique est une réponse électrique du diélectrique polaire avec un changement de température. Si la température en retour change, elle provoque le mouvement des atomes à partir de leur position neutre d'où la polarisation du matériau change, nous observons une tension à travers le matériau. Cet effet est temporaire maintenant supposons que la température reste constante à sa nouvelle valeur. La tension pyroélectrique devient nulle en raison du courant de fuite. Ainsi, dans ces mêmes limites de température, les charges développées sous l'effet du chauffage ou du refroidissement sont égales et opposées.




Les matériaux pyroélectriques présentent une polarisation spontanée qui est une polarisation en l'absence de champ électrique, cela ne peut pas être changé ou inversé lors de l'application du champ électrique qu'il fait dans les matériaux ferroélectriques. Par conséquent, tous les matériaux électro pyro sont également piézoélectriques. Les matériaux piézoélectriques ont un certain type de cristal piézoélectrique qui ne permet pas la pyroélectricité. Par conséquent, l'effet pyroélectrique a lieu en dessous de 1070 degrés F température de curie Ainsi, lorsque le matériau est chauffé au-dessus de la température de curie de 1070 degrés F, les atomes reviennent à leurs positions d'équilibre. Ainsi, l'effet électrocalorique est considéré comme un inverse physique de l'effet pyroélectrique.

Liste des matériaux pyroélectriques

Certains des matériaux pyroélectriques sont énumérés ci-dessous



  • Tourmaline
  • nitrure de gallium
  • nitrate de césium (CsNO3)
  • fluorures de polyvinyle
  • dérivés de phénylpyridine
  • phtalocyanine de cobalt
  • Tantalite de lithium (LiTaO3).

Comparaison entre Pyro Electricity et Thermo Electricity

L'effet électrocalorique est le phénomène dans lequel le matériau montre le changement de température réversible sur le champ électrique appliqué. La pyroélectricité est donc différente de la thermoélectricité. Le cristal pyro change la température d'un degré à un autre, ce qui entraîne une tension temporaire à travers le cristal.

Alors que dans le cas de thermoélectricité les deux extrémités du dispositif sont soumises à deux températures différentes se traduisant par une tension permanente dans le dispositif se traduisant par une différence de température.


Différence entre les matériaux piézoélectriques, pyroélectriques et ferroélectriques

Voici les différences entre les matériaux piézoélectriques, pyroélectriques et ferroélectriques

Paramètres

Piézoélectrique

Pyroélectrique

Ferroélectrique

Fonction

Les matériaux piézoélectriques génèrent de l'électricité chaque fois qu'une contrainte mécanique est appliquée.Le matériau pyroélectrique génère un potentiel électrique lorsqu'il est chauffé ou refroidi.Le matériau ferroélectrique présente une polarisation électrique même en l'absence de champ électrique.

Exemples

Quartz, cristal, ammonium, phosphateCristal de quartz,

Ammonium,

Phosphate.

Niobite de lithium,

Titanite de baryum

Propriétés

Non centrosymétrique,

Diélectrique non polaire,

Présence d'effet piézoélectrique où P = dσ.

Ce sont une polarisation unidirectionnelle,

non centrosymétrique,

Il présente de la pyroélectricité lorsque T> = Tc

Ils sont facilement polarisés,

Ils présentent une hystérésis diélectrique,

Ils sont à la fois de nature pyro et piézoélectrique.

Applications

Agit comme un transducteur ,

Utilisé dans les microphones,

Il génère ondes ultrasonores .

Détecteurs IR,

Image tubes,

Éléments de détection de température.

Transducteurs ultrasoniques

Ce sont des transducteurs de pression

Il agit comme un Mémoire périphérique comme une mémoire à accès aléatoire.

Analyse mathématique du matériau pyroélectrique

Un morceau mince d'un matériau pyroélectrique est une électrode et connecté à un amplificateur qui est de haute impédance, un transistor à effet de champ (FET) comme indiqué ci-dessous. Soit le courant pyroélectrique qui génère la tension V aux bornes de l'admittance électrique Ye. Une tension amplificateur des gains d'unité couple la source de courant à haute impédance à une faible impédance d'entrée suivant le circuit. Si p 'est une composante du coefficient pyroélectrique p orthogonal à la surface d'électrode de la zone A. Le courant généré est indépendant de l'épaisseur puisque le courant est associé à la charge de surface non bornée.

Analyse mathématique du matériau pyroélectrique

analyse-mathématique du matériau pyroélectrique

Où,

Charger Q = p ’A Δ T …… .. 1

Courant pyroélectrique ip = Ap’dT / dt …… .. 2

Tension pyroélectrique V = i / УE ……… 3

Où admittance électrique УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4

Shunt et conductance d'échantillon GA, GE

Shunt et capacité d'échantillon CA, CE

La capacité équivalente du diélectrique est 100 = € σa / À ...... 5

Énergie stockée E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6

d = épaisseur du matériau € σ = constante de permittivité sous contrainte, A = zone de protection, p ’= composante du coefficient pyroélectrique p.

Si un champ électrique E est appliqué à un matériau, le déplacement diélectrique total d qui est une charge par unité de surface de la plaque, des deux côtés d'un matériau pyroélectrique est,

d = E s + € E ………. 7

où € est la permittivité du vide et Es est la polarisation spontanée de la densité volumique du moment dipolaire électrique .

Effet du coefficient pyroélectrique avec la température

D'après l'analyse ci-dessus, le coefficient pyroélectrique a un effet de température

  • Le coefficient pyroélectrique augmente avec une augmentation de la température
  • Cela dépend de l'ordre de transition de phase et est plus grand pour les transitions de second ordre
  • Tc est une température de curie à laquelle le matériau pyroélectrique augmente.

Avantages des matériaux pyroélectriques

Les avantages des matériaux pyroélectriques sont

• Sans pollution
• Le coût de maintenance est moindre
• Réponse en très haute fréquence

Inconvénients du matériau pyroélectrique

L'inconvénient des matériaux pyroélectriques est

• Exiger une haute impédance câble
• Les mouvements statiques ne peuvent pas être mesurés facilement.

Applications

Les applications des matériaux pyroélectriques sont

• Détecteurs de mouvement basés sur PIR
• Radiométrie
• Convertisseur pyroélectrique à énergie solaire
• Détection et protection de la faune
• Thermomètre à distance PIR
Détecteur d'incendie
• Diagnostic laser.

FAQ

1). Que sont les cristaux pyroélectriques?

Les cristaux pyroélectriques sont des matériaux qui produisent de l'électricité lorsque la température du cristal est augmentée.

2). Tous les ferroélectriques sont-ils des piézo-électriques?

Oui, tous les piézoélectriques ferroélectriques, mais tous les piézoélectriques ne sont pas ferroélectriques.

3). Le quartz est-il pyroélectrique?

Oui, le quartz est un cristal pyroélectrique.

4). Qu'est-ce qu'un capteur pyro?

Le capteur pyro est également appelé détecteur pyro ou détecteur thermique. Où s'il y a un petit changement de température, une charge se développe à la surface du cristal, qui est le courant électrique requis.

5). Les cristaux peuvent-ils stocker des données?

Oui, les cristaux peuvent stocker des données.

6). Le fond thermique influence-t-il l'effet pyroélectrique?

Non, le fond thermique n'influence pas l'effet pyroélectrique.

Ainsi, le pyroélectricité est une propriété de certains cristaux qui présente une polarisation, où une réponse électrique est générée avec le changement de température. L'effet pyroélectrique a lieu en dessous de 1070 degrés F qui est la température de curie. Ils nécessitent un câble à haute impédance pour son fonctionnement qui fournit une bonne réponse en fréquence. Voici une question pour vous, quelle est la fonction du matériau pyroélectrique?