От предварително обсъдено явлението корелация (ефект) * = експозиция собственост следва, че ако въздействието на скаларна, а ефектът - вектор, и собственост трябва да бъде вектор (тензор), т.е.
Вектор = вектор * скаларна.
Един класически функция на кристали, подчинявайки това правило е Пироелектрични ефект (в диаграмата тази връзка под №12).
Пиро диелектрик имот се проявява в кристала да промени степента на електрическа поляризация с промени в температурата. Чрез нагряване или охлаждане на Пироелектрични кристал, електрически заряди се появяват на неговите страни.
Кристалите Пироелектрични материали това диелектрици притежаващ спонтанно (спонтанно) електрически поляризация.
Например, това турмалин, пентаеритритол. По Пироелектрични материал са също фероелектричен, така наречените - "меки pyroelectrics", в която посоката на поляризация спонтанно могат да бъдат променяни от външна област.
В такива кристали могат да се изолират елементарни клетки с декомпенсирана електрически диполен момент:
където Q - заряд, L - разстояние между равни и противоположни заряди.
Ако диполи са ориентирани по същия начин, кристалът е електрически поляризирана. Спонтанната поляризация се определя като сумата от момента дипол за единица обем:
Числово е сигма на повърхностен заряд плътност върху срещуположните повърхности на кристала, перпендикулярно на посоката P.
Ако кристала е достатъчно дълго време при постоянна температура, излишъкът заряди на повърхността са компенсирани от изтичане, взаимодействие с въздушни йони и по същество не разпознава кристал навън електрически поляризация. Ако температурата на кристала променен на равномерно АТ, след анизотропно променя разстоянието и ъглите между единични клетки, промяна на тарифите на спонтанни поляризация се изместват диполи и постоянна поляризация се появява в кристала по посока нарича електрически ос. Това е резултат от действието на изотропно температура (АТ) в кристала има допълнителна електрическа поляризация АР, т.е. вектор собственост.
Първо Пироелектрични ефект е намерен на кристали турмалин. На бяла хартия, върху която се поставят кристали, събрана в близост до краищата на кристала (поляризация колебания се появяват при стайна температура) праха. Това е особено вярно, когато се нагрява турмалин кристал поръсва прах от смес от миний и сяра, които са поляризирани чрез триене. Праховите частици сяра и миний са привлечени от различен знак на краищата на зареждане на кристала. Друг известен демонстрация ефект - ако кристал турмалин се охлажда в течен азот и след това се изтеглят във въздуха, след това в краищата на кристала започва да расте "брада" на ледени кристали, образувани на замръзване на частиците на влага кондензира от въздуха.
Уравнението на Пироелектрични ефект в общия нелинейна
където γ1, γ2 - коефициенти на Пироелектрични ефект (γ1 <<γ2 ). Часто ограничиваются линейным уравнением
където Δt- скаларна, АР, у- вектори.
Пироелектрични кристали се използват от доста дълго време, но не широко.
Те са много обещаващ за производството Microsystem технология.
Какво могат да направят?
Температурен сензор с чувствителност до 10 -9 0 ° С
Приемниците са инфрачервени сензори ударни вълни, манометри, клетката памет. Използвайте ги в термични преобразуватели (не непременно слънчева) енергия в електрическа енергия.
Малко цифри. Турмалин плоча с дебелина 1 мм, има γ = 1,3 * 10 -5 ° С / m 2 * К. Регистри температура промяна 10 0 -5 С. При нагряване при 10 0 ° С се образува него с плътност повърхностен заряд от 5 х 10 -5 ° С * м 2, който съответства на потенциалната разлика между лицата
1,2kV. В фероелектрична Пироелектрични коефициент на 1-2 порядъка по-голяма от тази на турмалин.
Някои стойности у при 20 0 С
Турмалин 1.3 х 10 -5
Литиево сулфат 3 х 10 -4
Литиево ниобат 2 х 10 -3
Литиево tantalate 1 х 10 -4
Бариев титанат (0,5-1) * 10 -3
Фероелектричен 5 х 10 -5
За наблюдение и използване на Пироелектрични ефект се усложнява от ограничените проводимост ефекти (течове).
В допълнение, всяка Пироелектрични кристал е пиезоелектричен. Промяната на температурата на кристала, особено неравномерно, което води до деформация, последвано от пиезоелектричен поляризация се налага на поляризацията, причинени от Пироелектрични ефект. Това означава, че е налице "първичен" ( "истински"), Пироелектрични ефект и "вторичен" или "невярно" Пироелектрични ефект.
Ако поставя Пироелектрични кристал в електрическо поле и промени напрежение, обратна следва да се отбележи Пироелектрични electrocaloric ефект (10), т.е. промяната на температурата на Пироелектрични причинени от промяна на приложеното електрическо поле към него. Това прогнозира в Lipman на 19-ти век (1880) и Калвин (1889), а скоро открих и експериментално. Но тя е много малка: за същия турмалин плоча с дебелина 1 mm, за промяна 1/300 B дава промяна в температура от порядъка на 10 -5 до 0 ° С чувствителността е много по-висока segnetodielektrikah: в КН 2РО 4 температура кристал фазов преход от силни полета (близо до точката на Кюри) може да варира от около 2 0 С.
Свързани статии