に誘電材料は電気絶縁体であり、それを通る電流の流れを止める能力があります。それらは、セントロ対称材料と圧電材料に分類され、さらに圧電は非強誘電体と強誘電体に分類され、パイロ電気はさらに非強誘電体と強誘電体に分類されます。この記事では、焦電材料について説明します。 20世紀初頭にギリシャの科学者によって発見されました。焦電という名前はギリシャ語に由来し、焦電は火と電気を意味します。これは、大きな電界を得るために分極された特定の結晶の一般的な特性です。これらの焦電材料は本質的に硬く、結晶性です。

焦電材料とは何ですか？

焦電性または焦電性材料は、温度の変化に伴う極性誘電体の電気的応答です。見返りに温度が変化すると、中性位置から原子が移動し、材料の分極が変化する場合、材料の両端に電圧が発生します。この効果は一時的なものであり、温度が新しい値で一定のままであると仮定します。漏れ電流により焦電電圧がゼロになります。したがって、この同じ温度制限内では、加熱または冷却の効果によって発生する電荷は等しく、反対です。

焦電材料は、電界がない場合の分極である自発分極を示します。これは、強誘電材料に電界を印加しても変更または反転できません。したがって、すべてのパイロエレクトロ材料も圧電性です。圧電材料には、焦電を許さないある種の圧電結晶があります。したがって、焦電効果は華氏1070度未満で発生します。キュリー温度したがって、材料がキュリー温度1070°Fを超えて加熱されると、原子は平衡位置に戻ります。したがって、電気熱量効果は焦電効果の物理的な逆と見なされます。

焦電材料のリスト

焦電材料のいくつかを以下に示します

トルマリン
窒化ガリウム
硝酸セシウム（CsNO3）
ポリフッ化ビニル
フェニルピリジンの誘導体
コバルトフタロシアニン
タンタル酸リチウム（LiTaO3）。

焦電効果と熱電気の比較

電気熱量効果は、材料が印加された電界に対して可逆的な温度変化を示す現象です。したがって、焦電性は熱電性とは異なります。パイロクリスタルは温度をある度から別の度に変化させ、クリスタルの両端に一時的な電圧をもたらします。

一方、の場合熱電デバイスの両端は2つの異なる温度にさらされるため、デバイスに永久電圧が発生し、温度差が生じます。

圧電材料、焦電材料、強誘電材料の違い

以下は、圧電材料、焦電材料、強誘電材料の違いです。

パラメーター	圧電	焦電	強誘電体
関数	圧電材料は、機械的応力が加えられるたびに電気を生成します。	焦電材料は、加熱または冷却されるたびに電位を生成します。	強誘電体は、電界がない場合でも電気分極を示します。
例	クォーツ、クリスタル、アンモニウム、ホスフェート	クォーツクリスタル、アンモニウム、リン酸塩。	ニオバイトリチウム、チタン酸バリウム
プロパティ	非中心対称、無極性誘電体、 P =dσの場合の圧電効果の存在。	それらは一方向分極であり、非中心対称、 T> = Tcのときに焦電性を示します	それらは容易に分極化され、それらは誘電ヒステリシスを示し、それらは本質的にパイロと圧電の両方です。
アプリケーション	のように動作しますトランスデューサー、マイクで使用され、生成します超音波。	IR検出器、イメージチューブ、温度感知要素。	超音波トランスデューサーそれらは圧力変換器ですそれはとして機能します記憶ランダムアクセスメモリのようなデバイス。

焦電材料の数学的分析

焦電材料の薄い部分は電極であり、高インピーダンスの増幅器に接続されています。電界効果トランジスタ（FET）以下に示すように。電気アドミタンスYeの両端に電圧Vを生成するのは焦電電流とします。電圧増幅器ユニティゲインを使用すると、回路に続く高インピーダンスの電流源が低入力インピーダンスに結合されます。 p ’が領域Aの電極表面に直交する焦電係数pの成分である場合、電流は無制限の表面電荷に関連付けられているため、生成される電流は厚さに依存しません。

熱電材料の数学的分析

どこ、

充電 Q = p’AΔT……..1

焦電電流 ip = Ap’dT/dt……..2

焦電電圧 V = i /УE………3

電気アドミタンス УE= GA + GE + jw CA + CE…….4

シャントおよびサンプルコンダクタンスGA、GE

シャントおよびサンプル静電容量CA、CE

誘電体の等価静電容量は 100 =€σa/ To ...... 5

蓄えられたエネルギー E =½p2€σAhΔT2…….6

d =材料の厚さ€σ=応力時の誘電率定数、A =保護領域、p ’=焦電係数pの成分。

電界Eが材料に印加された場合、焦電材料の両側でのプレートの単位面積あたりの電荷である総誘電変位dは次のようになります。

d = E s +€E……….7

ここで、€は真空の誘電率、Esは電気双極子モーメントの体積密度の自発分極です。。

焦電係数と温度の影響

上記の分析から、焦電係数は温度の影響を及ぼします

焦電係数は温度の上昇とともに増加します
相転移の次数に依存し、2次転移の場合は大きくなります
Tcは、焦電材料が増加するキュリー温度です。

利点焦電材料

焦電材料の利点は次のとおりです。

• 無汚染
•メンテナンスコストが少ない
•非常に高い周波数応答

短所焦電材料

焦電材料の欠点は

•高い要件インピーダンスケーブル
•静止運動は簡単に測定できません。

アプリケーション

焦電材料の用途は

“次のうち、ワイヤレス通信のタイプではないものはどれですか？ ”

•PIR–ベースのモーション検出器
•放射測定
•太陽エネルギー焦電コンバーター
•野生生物の検出と保護
•PIRリモートベースの温度計
•• 火災探知器
•レーザー診断。

よくある質問

1）。焦電結晶とは？

焦電結晶は、結晶の温度が上がると電気を発生する材料です。

2）。すべての強誘電体は圧電素子ですか？

はい、すべての強誘電体圧電素子ですが、すべての圧電素子が強誘電体であるとは限りません。

3）。クォーツは焦電ですか？

はい、水晶は焦電結晶です。

4）。パイロセンサーとは？

パイロセンサーは、パイロ検出器または熱検出器とも呼ばれます。温度にわずかな変化がある場合、必要な電流である電荷が結晶の表面に発生します。

5）。クリスタルはデータを保存できますか？

はい、クリスタルはデータを保存できます。

6）。熱バックグラウンドは焦電効果に影響しますか？

いいえ、熱バックグラウンドは焦電効果に影響を与えません。

したがって、焦電は分極を示す特定の結晶の特性であり、温度の変化に伴って電気的応答が発生します。焦電効果は、キュリー温度である華氏1070度未満で発生します。それらは、良好な周波数応答を提供するその動作のために高インピーダンスケーブルを必要とします。ここにあなたへの質問があります、焦電材料の機能は何ですか？