piroelem hatás
A korábban tárgyalt összefüggés jelenség (hatás) * = tulajdonság expozíció következik, hogy ha a hatása skalár, és a hatás - vektor, és az ingatlan kell egy vektor (tenzor), azaz
Vektor = vektor * skalár.
A klasszikus jellemzője kristályok engedelmeskedve ez alól a piroelem hatás (az ábrán keretében ebben №12).
Pyro dielektromos tulajdonsága abban nyilvánul meg, a kristály, hogy módosítsa a nagyságát elektromos polarizáció és a hőmérséklet változására. Fűtéssel vagy hűtéssel a piroelektromos kristály, elektromos töltések jelennek meg a arcok.
Kristályok piroelektromos anyagok ez dielektrikumok rendelkező spontán (spontán) elektromos polarizációja.
Például ez a turmalin, pentaeritrit. A piroelektromos anyagot is ferroelektromos, úgynevezett - „soft pyroelectrics”, amelyben az irányt a spontán polarizáció lehet változtatni egy külső területen.
Az ilyen kristályok izolálhatok elemi rendelkező sejtek nem kompenzált elektromos dipólus momentum:
ahol q - töltés, l - közötti távolság egyenlő és ellentétes töltéseket.
Ha a dipól orientált ugyanúgy, a kristály polarizált. A spontán polarizáció úgy definiáljuk, mint az összege az dipolusmomentum egységnyi térfogatra:
Számszerűen ez a felületi töltéssűrűség σ a szemközti felületei a kristály, irányára merőlegesen P.
Ha a kristály elegendően hosszú ideig állandó hőmérsékleten, a felesleges töltésük felületükre kompenzálja szivárgás, kölcsönhatás a levegő ionok és lényegében nem kristály észleli kifelé elektromos polarizáció. Ha a hőmérséklet a kristály változott egyenletesen At, majd anizotroposan változtatja a távolságot, és a szögek között az egység sejtek, a változó a spontán polarizációs díjakat kényszerült dipólusok és állandó polarizációs megjelenik a kristály egy olyan irány mentén nevezett elektromos tengely. Ez annak az eredménye, az intézkedés az izotróp hőmérséklet (At) a kristály vannak további elektromos polarizáció Dp, azaz a vektor tulajdonság.
Először piroelem hatást találtak a turmalin kristályok. Fehér papírra, amelyen feküdt a kristályok, a por gyűjtött végeinek közelében a kristály (polarizációs ingadozások megjelenő szobahőmérsékleten). Ez különösen igaz, amikor a felmelegített turmalin kristály megszórjuk a por keverékéből vörös ólom és a kén, amelyek polarizált súrlódás. Porszemek kén és vörös ólom vonzza a különböző jele a töltés végén a kristály. Egy másik ismert demonstrációs hatás - ha a turmalin kristály hűtjük folyékony nitrogénben, majd húzza levegőn, majd a végén a kristály kezd növekedni „szakáll” jégkristályok kialakított befagyasztása a részecskék nedvesség kondenzálódik a levegőből.
Az egyenlet a piroelem hatása az általános nemlineáris
ahol γ1, γ2 - együtthatók a piroelektromos hatás (γ1 <<γ2 ). Часто ограничиваются линейным уравнением
ahol Δt- skalár, AP, γ- vektorok.
B.Piroelektromos kristályokat használunk elég hosszú idő, de nem széles körben.
Ezek nagyon ígéretes gyártására mikrorendszerének technológia.
Mit lehet tenni?
Hőmérséklet-érzékelő érzékenysége le 10 -9 0 C.
A vevőkészülékek infravörös érzékelők lökéshullámok, nyomásmérőket, a memória sejt. Használd őket termikus átalakító (nem feltétlenül napelem) energiát elektromos energiává alakítja.
Néhány számadat. Tourmaline lemez, 1 mm vastag, γ = 1,3 * 10 -5 C / m 2 * K. Regiszterek hőmérséklet-változás 10 0 -5 C-ra hevítve 10 0 C rajta kialakított felületi töltéssűrűsége 5 × 10 -5 C * m 2, amely megfelel a potenciális különbség a arcok
1,2kV. Ferroelektromos piroelem együtthatója 1-2 nagyságrenddel nagyobb, mint a turmalin.
Egyes értékek a y 20 0 C-on
Turmalin 1.3 * 10 -5
Lítium-szulfát 3 x 10 -4
Lítium-niobát 2 * 10 -3
Lítium tantalát 1 * 10 -4
Bárium-titanát (0,5-1) * 10 -3
A ferroelektromos 5 * 10 -5
Megfigyelés és használata a piroelektromos hatás fokozza az a korlátozott vezetőképesség hatások (szivárgások).
Ezen túlmenően, minden egyes piroelektromos kristály piezoelektromos. Hőmérsékletének megváltoztatása a kristály, különösen a nem-egyenletes, deformációt okozó, majd piezoelektromos polarizáció kivetett polarizációs által okozott piroelektromos hatást. Ez azt jelenti, van egy „elsődleges” ( „true”), piroelem hatást, és a „másodlagos” vagy „false” piroelem hatást.
Ha elhelyezett piroelektromos kristály egy elektromos mezőt és módosítsa annak feszességét, az inverz kell jegyezni piroelektromos electrocaloric hatás (10), azaz a hőmérséklet változásának piroelektromos által okozott változást az alkalmazott elektromos mező hozzá. Azt jósolta, a 19. században Lipman (1880) és Calvin (1889), és hamarosan felfedezte és kísérletileg. De ez nagyon kicsi: az azonos turmalin lemez 1 mm-es vastagságú, a változás 1/300 B adja a hőmérséklet változásának nagyságrendileg 10 -5 és 0 ° C Az érzékenység sokkal magasabb segnetodielektrikah: a KH 2PO 4 kristály fázis átmeneti hőmérséklet az erős mezők (közel a Curie pont) változhat mintegy 2 0 C-on