Пироелектрични - кристален. Диелектрици, на повърхността до ryh промяна на темпото T-Ри Електротехника възникнат. такси. Появата на електрическа. такси, свързани с промяната на спонтанна поляризация.
Исторически информация. В началото. 18. в Европа са внесени турмалинови кристали ( "Цейлон магнит"), с имота при нагряване за да се осигури сила на частиците на пепел. (. F. U. Th Aepinus, 1756) F. W. T. Aepinus установи причината - образуването на кристали в краищата на нагретите заряди на обратен знак. Терминът "Pyro" е въведена от D. Brewster (D. Brewster, 1824). Келвин (Уилям Томсън, лорд Келвин) вързани piroelektrich. ефекта от промяна в електрически. поляризация промяна Т. Ackermann (W. Ackermann, 1915) изследва Пироелектрични ефект в редица кристали в широк диапазон на Т и е установено тенденция към намаляване piroelektrich. извършва с намаляване Т. Първо микроскопски. създадена теория SA Boguslavsky (1915). Впоследствие е установено, че ferroelectrics величина на ефекта е много висока в близост до точката на фазов преход.
спонтанно поляризация P0 може да съществува само при достатъчно ниска кристална симетрия. В зависимост Т имат спонтанно поляризация, т.е., може да бъде само P. кристали в-ryh е полярен посока, която не се променя при всички симетрия трансформации (полярен диелектрици): .. Той е разположен по протежение на тази посока вектор P0. Така полярни посока кристали 10 има точка симетрия групи. 1, 2, 3, 4, 6, СТ2 m. Sm. 4 мм. 6tt (фиг. 1). В Група 1, и така нататък безкрайно много посоки и посоката на F0 не е предварително определена. В другите групи, тази ос на симетрия.
Фиг. 1. Възможно симетрия pirozlektrikov точка група, показваща симетрия оста на кристалите.
Спонтанният поляризацията се проявява като свързан заряд в тези места, където кристално F0 зависи от координати:
- обемна плътност граница заплащане. По този начин. на повърхността на P. възниква свързана плътност повърхностен заряд на до-ветното е нормален компонент на P0. В този случай, във вътрешността на кристала, и извън него има електрически. поле E0. В безкрайна плоча, нарязани перпендикулярна P0.
Като цяло, областта и общата енергия Е0 P. зависи от нейната форма.
В реалния IP поле E0 отвътре и отвън е 0 (P0 макар останки). Причина - проводимост - безплатни такси, които се движат по повърхността, се неутрализират с асоциирана заплащане. Затова piroelektrich. свойства могат да се наблюдават само при достатъчно бърза скорост на промяна в кристалната-RY.
Информацията P. Ur на свързване промяна P0 и Т има формата: където - piroelektrich. коефициенти. притежавани до се счита като компоненти на вектора
. P. Във всички класове симетрия с изключение на една, и така векторът е насочено по оста на симетрия на рай е една от координатните оси (Z), т.е., в групата T вектор се намира в равнината на симетрия: .. В група по отношение на един napravlenieproizvolno
оси:
Piroelektrich. коефициенти. Това зависи от механичните. условия: пробата може да бъде "свободен" (механичен стрес отсъства.) или "притискане", когато външно механично. napryazheniyaobespechivayut не механично. uij щам. произтичащи поради топлинно разширение при смяна Т. едновременно. Променете T, E термодинамична. потенциал F кристал (ако пост. механично. напрежение) се променя със сума
По този начин. piroelektrich. коефициенти. определя промяната в ентропията на кристала под въздействието на електрически. поле:
Това означава, че скоростта па ПП от в състояние на адиабатно. изолация, при прилагане на електрически. област по протежение на полярната ос ще се промени със сума,
където С - топлинната мощност на кристала при постоянно механично. напрежение и електрически. област (electrocaloric ефект). Промяна T за линеен P. с = 10 -4 C / m 2 х К и С = 10 3 J / кг х К полета E
10 6 V / m е от порядъка на 10 -4 К, ferroelectrics 1-10 -2 К.
Всички PA са pezoelektrikami. така променя скоростта RY "свободен" кристал, което води до неговото термично разширение или свиване (деформиране) причина добавя електрически. поляризация:
Тук eij к - тензор на третата пиезоелектричен ранг. модули, AJK - коефициент тензорни компоненти. термично разширение, и общото поляризация
Къде - коефициент. "Основно" - "вторичен" piroelektrich. ефект. За декември съотношението между кристали варира в широки граници: вторичен ефект може да надвишава първичен и т.н. има знак и т.н. "третичен" piroelektrich .... ефекта се дължи на промяна в P inhomogeneously нагрява пиезоелектричен.
Микроскопични теория П. дава възможност да разберете същността на piroelektrich. повлияе и да опише свойствата на АП се основава на разглеждането на anharmonicity от решетъчни вибрации. Температурна зависимост piroelektrich. коефициенти. в р-ниска скорост задоволително описан от връзката
Ето - характеристика. темпо-Ри Дебай и Айнщайн, D и E - Fct Дебай и Айнщайн, - постоянни коефициенти. (Вж. Температурата на Debye, Einstein температура].
Експериментални методи. За измервания, за да се определи количеството на зареждане срещащи на ориентацията кристалната повърхност и определена форма промяна Т. Това обикновено се използва равнина паралелна плоча разрез перпендикулярно на оста на полярен кристала. Голям повърхност проба покрита с провеждане на електроди. Промяна ср темпо-RY кристал от количеството води до зареждане на електродите, свързани (S - площ на електрод) и потенциална разлика (С - капацитет на пробата).
За измерване на заряда на кондензатора към проба се поставя в термостат (фиг. 2), скоростта PA-бодното може да варира. Когато piroelektrich. потенциала за зареждане на промените в точка А, таксата може да бъде измерена чрез електромер Е.
Фиг. 2. статичен метод за определяне на коефициента Пироелектрични.
Обикновено електромер се използва като нула индикатор и определената заряд на обратен знак, равно на най-голямата Пироелектрични (компенсацията. Верига, състояща се от батерия В, потенциометър P и кондензатор С, превключвател Pr на служи за промяна на знака на зареждане на кондензатор). Q на зареждане на кондензатор е избран така, че потенциалът на точка А е равно на 0. В този случай Q = Qpiro. В др. Метод piroelektrich измерва. I. ток, преминаващ между кондензатор плочи за външно. верига с непрекъсната промяна на Т проба (фиг. 3). За дадена скорост на промяна Темпра дТ / DT се определя при Ri Re:
Фиг. 3. Измерване Пироелектрични коефициент в "ток" режим.
Пироелектрични материали и тяхното практическо приложение. Типични AP са турмалин, LI2 SO4 х Н2 О. P. Сред заемат специално място феро-електрозахранване, в температурен участък ryh-полярен фаза е ограничен: с увеличаване на Т спонтанно поляризация намалява и изчезва при температурата на преход Тс. в близост до Tc
и може да достигне стойности от безкрайно голяма.
За Практически. P. важни цели в к-ryh поддържа висока стойност в Т. достатъчно широк интервал Редица фероелектрични отговаря на това условие; DOS. пречи на прилагането - деполяризация поради разграждането на кристали в домени. Използвани декември методи за запазване състояние единичен домейн на кристали: въвеждане в нарастващите кристални примеси в електрически облъчване. област; кристали с висока Tc - охлаждане при преминаване през електрически Тс. област. С въвеждането на примеси и облъчване с ferroelectrics възникне вътр. област достигне 10 6 V / m. В допълнение към стабилизиране на състоянието monodomain от тези полета да доведе до "размазване" на фазов преход, с региона, където телевизорът е ненормално високи стойности, се разширява. Piroelektrnch. свойства са керамични. ferroelectrics, поляризирани електрически. поле и nek- полимери (раздел.).
Пироелектрични свойства на някои материали при Т = 300 К
Cl х 10 -8 cm -2 K -1
PA използва като термоелектрически. преобразуватели. Ключът е niroelektrich. плоча метален блок. електроди маркирани върху частта, перпендикулярна на полярната ос. На входа - на лъчиста енергия поток, промяна на темпото на г-н П. изход - електрически. зареждате или напрежение. Ползи piroelektrich. Преобразуватели - широк диапазон от честоти на радиация открити. висока чувствителност, скорост, способност за работа в T
300 К. Piroelektrich. приемници се използват като датчици на ниска мощност инфрачервено лъчение; детектори форма и мощност кратко (10 -5 - 10 -11 и) на импулси на радиация; чувство. Сензори в спектрометъра и радиометрия; пирометри.
Фиг. 4. Веригата Пироелектрични Вакуумни 1 - Пироелектрични цел; 2 - електронен сноп; 3 - катод; 4 - ускоряване анод; 5 - прозорец; 6 - Net-колектор; 7 - фокусиране и отклонителни намотки.
Особено обещаващи тяхното приложение за показване на пространственото разпределение на излъчване, т. Н. В системи за визуализация, инфрачервени изображения. Piroelektrich създаден. vidicons - топлина предаване телевизия тръба piroelektrich. мишена (фиг. 4). С вътр. страна през прозореца 5 върху мишената 1 като тънък (10 - 100 микрона) piroelektrich. пластини (. диаметър 1820 мм) проектираното изображение на обекта; вътр. страна е изправена пред читателя 2. електронен лъч създава образ обект на целевата температура и съответната такса и потенциал релеф. Това облекчение модулира токът в съпротивлението на веригата на товара чрез сканиране на целта с електронен лъч. Напрежение, генерирани от сегашните механизми за контрол на яркостта на лъча, възпроизвеждане на изображенията на телевизионен монитор.
Lit:.. J. Nye Физични свойства на кристалите, Акад. от английски език. 2nd Ed. М. 1967 Zheludev I. физика на кристални диелектрици. М. 1968 Novik VK Гаврилова ND Feldman NB Пироелектрични преобразуватели, М. 1979 Кременчуг LS Roitsin OV Пироелектрични приемници, К. 1982.
Свързани статии