Ano ang Materyal ng Pyroelectric: Pagsusuri sa Matematika at Mga Application nito

SA dielectric ang materyal ay isang de-kuryenteng insulator, na may kakayahang ihinto ang daloy ng kasalukuyang dumaan. Ang mga ito ay inuri sa mga materyal na Centro symmetric at piezoelectric na materyales, karagdagang piezoelectric ay naiuri bilang mga di-pyroelectrics at pyroelectrics, ang mga pyro electrics ay higit na nauri bilang non-ferroelectrics at ferroelectrics. Tinutukoy ng artikulong ito ang materyal na pyroelectric. Natuklasan ito noong unang bahagi ng ika-20 siglo ng isang Greek scientist. Ang pangalang pyroelectricity ay nagmula sa Greek kung saan ang pyro ay nangangahulugang sunog at elektrisidad. Ito ay isang pangkalahatang pag-aari ng ilang mga kristal na polarized upang makakuha ng malaking electric field. Ang mga pyroelectric na materyales na ito ay mahirap likas sa likas at mala-kristal.

Ano ang Pyroelectric Material?

Ang materyal na Pyroelectricity o pyroelectric ay isang elektrikal na tugon ng polar dielectric na may pagbabago sa temperatura. Kung nagbabago ang temperatura sa pagbabalik sanhi ito ng paggalaw ng mga atomo mula doon sa walang kinikilingan na posisyon samakatuwid ang polariseysyon ng mga materyal na pagbabago, sinusunod namin ang isang boltahe sa materyal. Ang epektong ito ay pansamantala ngayon ipagpalagay na ang temperatura ay mananatiling pare-pareho sa bagong halaga. Ang boltahe ng pyroelectric ay nagiging zero dahil sa kasalukuyang pagtulo. Kaya, sa loob ng parehong mga limitasyong ito ng temperatura, ang mga singil na binuo ng epekto ng pag-init o paglamig ay pantay at kabaligtaran.

Ang mga materyal na pyroelectric ay nagpapakita ng kusang polariseysyon na polariseysyon sa kawalan ng electric field, hindi ito mababago o mababaligtad sa paglalapat ng electric field na ginagawa nito sa mga ferroelectric material. Samakatuwid ang lahat ng mga materyal na pyro electro ay piezoelectric din. Ang mga materyal na piezoelectric ay may isang tiyak na uri ng kristal na piezoelectric na hindi pinapayagan ang pyroelectricity. Samakatuwid ang pyroelectric effect ay nagaganap sa ibaba ng 1070-degree F temperatura ng curie , kaya't kapag ang materyal ay pinainit sa itaas ng temperatura ng curie na 1070-degree F ang mga atomo ay bumalik sa kanilang mga posisyon sa balanse. Kaya, ang electrocaloric effect ay isinasaalang-alang bilang isang pisikal na kabaligtaran ng pyroelectric effect.

Listahan ng Mga Materyales ng Pyroelectric

Ang ilan sa mga pyroelectric na materyales ay nakalista sa ibaba

• Tourmaline
• gallium nitride
• cesium nitrate (CsNO3)
• mga polyvinyl fluoride
• mga derivatives ng phenyl pyridine
• cobalt phthalocyanine
• Lithium tantalite (LiTaO3).

Paghahambing sa pagitan ng Pyro Elektrisidad at Thermo Elektrisidad

Ang epektong electrocaloric ay ang hindi pangkaraniwang bagay kung saan ipinapakita ng materyal ang nababaligtad na pagbabago ng temperatura sa inilapat na electric field. Samakatuwid ang pyroelectricity ay naiiba mula sa thermoelectricity. Ang kristal na Pyro ay nagbabago ng temperatura mula sa isang degree patungo sa isa pa na nagreresulta sa isang pansamantalang boltahe sa buong kristal.

Sapagkat sa kaso ng thermoelectricity ang dalawang dulo ng aparato ay napapailalim sa dalawang magkakaibang temperatura na nagreresulta sa isang permanenteng boltahe sa aparato na nagreresulta sa pagkakaroon ng pagkakaiba sa temperatura.

Pagkakaiba sa pagitan ng Piezoelectric, Pyroelectric at Ferroelectric Materials

Ang mga sumusunod ay ang mga pagkakaiba sa pagitan ng Piezoelectric, Pyroelectric at Ferroelectric Materials

Pagsusuri sa Matematika ng Pyroelectric Material

Ang isang manipis na piraso ng isang materyal na pyroelectric ay isang elektrod at konektado sa isang amplifier na kung saan ay mataas na impedance, isang patlang-epekto transistor (FET) tulad ng ipinakita sa ibaba. Hayaan itong maging kasalukuyang pyroelectric na bumubuo ng boltahe V sa buong electric admittance na Ye. Isang boltahe amplifier ng pagkakaisa ay nakakakuha ng mag-asawa ng mataas na mapagkukunan ng impedance ng kasalukuyang sa isang mababang impedance ng pag-input kasunod ng circuit. Kung ang p 'ay isang bahagi ng pyroelectric coefficient p ang orthogonal sa ibabaw ng elektrod ng lugar A. Ang nabuong kasalukuyang ay independiyente sa kapal dahil ang kasalukuyang ay nauugnay sa walang limitasyong singil sa ibabaw.

matematika-analysis-ng-pyro-electric-materyal

Kung saan,

Singilin Q = p ’A Δ T …… .. 1

Kasalukuyang Pyroelectric ip = Ap’dT / dt …… .. 2

Boltahe ng pyroelectric V = i / УE ……… 3

Kung saan ang pagpasok sa kuryente УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4

Shunt at sample na conductance na GA, GE

Shunt at sample capacitance CA, CE

Katumbas na capacitance ng dielectric ay 100 = € σa / To ...... 5

Naiimbak na enerhiya E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6

d = kapal ng materyal € σ = pare-pareho ang permittivity sa stress, A = Lugar ng proteksyon, p ’= sangkap ng pyroelectric coefficient p.

Kung ang isang de-kuryenteng patlang E ay inilalapat sa isang materyal, ang kabuuang dielectric na pag-aalis d na isang singil sa bawat yunit ng plato, sa magkabilang panig ng isang materyal na pyroelectric ay,

d = E s + € E ………. 7

kung saan ang € ang permittivity ng vacuum at ang Es ay kusang polarisasyon ng dami ng density ng electric dipole sandali .

Epekto ng Pyroelectric Coefficient na may Temperatura

Mula sa pagtatasa sa itaas, ang pyroelectric coefficient ay may epekto ng temperatura

• Ang pagtaas ng koepisyent ng Pyroelectric ay may pagtaas sa temperatura
• Nakasalalay ito sa pagkakasunud-sunod ng paglipat ng yugto at mas malaki para sa mga pangalawang-order na paglipat
• Ang Tc ay isang temperatura ng curie kung saan tumataas ang pyroelectric material.

Mga kalamangan Pyroelectric Materials

Ang mga pakinabang ng mga pyroelectric na materyales ay

• Walang Polusyon
• Ang gastos sa pagpapanatili ay mas mababa
• Napakataas na dalas na tugon

Disadvantages Pyroelectric Material

Ang kawalan ng mga pyroelectric material ay

• Kailangan ng mataas impedance kable
• Hindi masusukat nang madali ang mga static na paggalaw.

Mga Aplikasyon

Ang mga aplikasyon ng mga materyal na Pyroelectric ay

• Mga detektor ng paggalaw na nakabatay sa PIR
• Radiometry
• Converter ng pyroelectric ng enerhiya ng solar
• Pagtuklas at proteksyon ng wildlife
• PIR remote-based thermometer
• Detektor ng sunog
• Laser diagnostic.

Mga FAQ

1). Ano ang mga pyroelectric crystals?

Ang mga pyroelectric crystals ay mga materyales na gumagawa ng kuryente kapag tumaas ang temperatura ng kristal.

2). Ang lahat ba ng mga ferroelectrics Piezo electrics?

Oo, lahat ng ferroelectrics Piezo electrics ngunit hindi lahat ng piezoelectrics ay ferroelectrics.

3). Ang quartz ba ay isang pyroelectric?

Oo, ang quartz ay isang pyroelectric crystal.

4). Ano ang isang pyro sensor?

Ang sensor ng pyro ay pinangalanan din bilang isang pyro detector o thermal detector. Kung saan kung may isang maliit na pagbabago sa singil sa temperatura ay binuo sa ibabaw ng kristal na kinakailangan ng kasalukuyang kuryente.

5). Maaari bang mag-imbak ng mga data ang mga kristal?

Oo, ang mga kristal ay maaaring mag-imbak ng data.

6). Naaapektuhan ba ng thermal background ang pyroelectric effect?

Hindi, ang thermal background ay hindi nakakaimpluwensya sa pyroelectric effect.

Kaya, ang pyroelectricity ay isang pag-aari ng tiyak na kristal na nagpapakita ng polariseysyon, kung saan ang isang tugon sa kuryente ay nabuo sa pagbabago ng temperatura. Ang pyroelectric effect ay nagaganap sa ibaba ng 1070-degree F na temperatura ng curie. Nangangailangan ang mga ito ng mataas na impedance cable para sa pagpapatakbo nito na nagbibigay ng mahusay na tugon sa dalas. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang pagpapaandar ng pyroelectric material?