Pyroelektrik

Pyroelektrik (från antikens grekiska πῦρ  - eld ) - kristallin dielektrik som har spontan (spontan) polarisering, det vill säga polarisering i frånvaro av yttre påverkan.

Fenomen

Vanligtvis är den spontana polariseringen av pyroelektrik omärklig, eftersom det elektriska fältet som skapas av det kompenseras av fältet av fria elektriska laddningar som "läcker" ut på ytan från dess volym och från den omgivande luften. När temperaturen ändras ändras storleken på den spontana polarisationen, vilket orsakar uppkomsten av ett elektriskt fält, vilket kan observeras tills de fria laddningarna hinner kompensera för det. Detta fenomen kallas pyroelektrisk effekt eller pyroelektricitet.

En förändring i spontan polarisation och uppkomsten av ett elektriskt fält i pyroelektrik kan inträffa inte bara med en förändring i temperatur, utan också med deformation. Allt pyroelektriskt är alltså piezoelektriskt , men inte alla piezoelektriska ämnen har en pyroelektrisk effekt.

Typiska representanter för pyroelektrik

Förklaring av effekten

Förekomsten av spontan polarisering, det vill säga oöverensstämmelsen mellan tyngdpunkterna för positiva och negativa laddningar, beror på den ganska låga symmetrin hos kristaller .

Ferroelektrik

En speciell grupp av pyroelektriker är ferroelektriska ämnen . Om ett ferroelektriskt material värms upp kommer den spontana polariseringen i det att försvinna vid en viss temperatur och kristallen kommer att övergå till ett icke-pyroelektriskt tillstånd (fasövergång). I temperaturområdet nära fasövergångstemperaturen ändras magnituden av spontan polarisation kraftigt med temperaturen, så att den pyroelektriska effekten i detta område är särskilt stor.

Till skillnad från pyroelektrik, i ferroelektrik kan riktningen för spontan polarisation vändas genom att applicera ett elektriskt fält . Inom pyroelektrik ändras inte riktningen för spontan polarisation ens i ett starkt yttre elektriskt fält [1] .

Andra egenskaper

Det finns en effekt som är motsatt den pyroelektriska: om ett pyroelektriskt material placeras i ett elektriskt fält, ändras dess polarisering , vilket åtföljs av uppvärmning eller kylning av kristallen. Förändringen i temperatur är direkt proportionell mot styrkan av det elektriska fältet .

Applikation inom teknik

Pyroelektrik används inom tekniken som indikatorer och mottagare av strålning . Deras verkan är baserad på registreringen av elektriska signaler som uppstår mellan kristallens plattor när dess temperatur ändras under påverkan av extern strålning.

Anteckningar

  1. Sivukhin D.V. Allmän kurs i fysik. - M .: Nauka, 1977. - T. III. Elektricitet, sid. 162

Litteratur