Pyroelektrisk krystal

Elsba Schlichtkrull August 8, 2016 P 10 0
FONT SIZE:
fontsize_dec
fontsize_inc

Pyroelektriske krystaller er krystaller, der genererer elektricitet ved opvarmning. Det svarer til piezoelectricity.

Krystalsymmetri

Krystalstrukturer kan opdeles i 32 klasser, eller grupper, alt efter antallet af rotationsakser og refleksion fly de udviser, der forlader krystalstrukturen uændret. Enogtyve af de 32 klasser krystal mangler et centrum for symmetri, og af disse 20 er piezoelektrisk. Af disse 20 piezoelektriske krystal klasser, 10 af dem er pyroelektrisk. Ethvert materiale udvikler en dielektrisk polarisation, når et elektrisk felt påføres, men et stof, som har en så naturlig ladningsadskillelse selv i fravær af et felt kaldes et polært materiale. Hvorvidt et materiale er polær er udelukkende bestemt af dets krystalstruktur.

Under normale omstændigheder, må du selv polære materialer ikke vise en netto dipolmoment. Som følge heraf er der ingen elektrisk dipol ækvivalenter bar magneter, fordi den iboende dipolmoment neutraliseres med "fri" elektrisk ladning, der opbygges på overfladen af ​​den interne ledning eller fra den omgivende atmosfære. Polar krystaller kun afsløre deres natur, når forstyrres på en eller anden måde, momentant forstyrrer balancen med kompenserende overfladen afgift.

Elektret er elektrisk ækvivalent af en permanent magnet.

Pyroelectricity

Spontan polarisering er temperaturafhængig, så en god perturbation probe er en ændring i temperatur, som inducerer en strøm af ladning til og fra overfladerne. Dette er den pyroelektriske virkning. Alle polære krystaller er pyroelektriske, så de 10 polære krystal klasser er undertiden benævnt pyroelektriske klasser. Egenskaben af ​​pyroelektriske krystal er at måle ændringer i netto polarisering i forhold til en ændring i temperatur. Den samlede pyroelektrisk koefficient målt ved konstant stress er summen af ​​de pyroelektriske koefficienter ved konstant belastning og den piezoelektriske bidraget fra varmeudvidelse. Pyroelektriske materialer kan anvendes som infrarød og millimeter bølgelængde detektorer.

Ferroelectricity

Ferroelektriske materialer er materialer, som besidder en elektrisk polarisation i fravær af et eksternt påført elektrisk felt, således at polariseringen kan vendes, hvis det elektriske felt vendes. Normalt materialer er meget næsten elektrisk neutrale på makroskopiske niveau. Imidlertid er de positive og negative ladninger, der udgør materialet ikke nødvendigvis fordelt på en symmetrisk måde. Hvis summen af ​​opladningstider afstand til alle elementer i den grundlæggende celle ikke er lig nul cellen vil have en elektrisk dipolmoment, som er en vektor mængde. Den dipolmoment per volumenenhed er defineret som det dielektriske polarisering. Eftersom alle ferroelektriske materialer udviser en spontan polarisering, alle ferroelektriske materialer er også pyroelektriske.

Piezoelektriske effekt

Den piezoelektriske effekt blev opdaget i begyndelsen af ​​1880'erne af Pierre og Jacques Curie. De fandt, at når trykket er anvendt til visse krystaller, vises en elektrisk spænding over materialet. Ordet piezo kommer fra det græske ord piezein betyder at trykke på stram, at presse. Fænomenet skyldes den asymmetriske struktur af krystallerne, der tillader ioner at bevæge sig lettere langs en akse end de andre. Som det er påført tryk, på hver side af krystallen tager på en modsat ladning, hvilket resulterer i en spændingsfaldet over krystallen. Denne effekt er lineær, og forsvinder, når trykket helt taget væk.

Piezoelektriske materialer har brede anvendelser som transducere - overføre mekanisk bevægelse til elektricitet eller elektricitet til mekanisk bevægelse. En af de mest udbredte eksempler er en kvartsresonatoren. Den kvarts resonator konverterer elektriske potentielle energi af et batteri i en stabil rytme, der bliver oscillatoren af ​​et ur. Andre almindelige eksempler omfatter cigaret og gas brænder lightere, der producerer en gnist, buzzere findes i mikrobølgeovne og telefoner, små mikrofoner og hovedtelefoner samt inkjet-printere.

Dag, kan ses eksempler på den inverse piezoelektriske effekt lettere. Den omvendte effekt anvender en spænding til en piezoelektrisk krystal til at bøje det i en ønsket retning. Ved at konstruere et rør med tre piezoelektriske krystaller, kan bevægelse opnås i alle tre dimensioner. På grund af deres høje præcision, er disse piezoelektriske rør anvendes i tilfælde, hvor små kontrolleret bevægelse er nødvendig.

En anvendelse af en piezoelektrisk røret er i en atomic force mikroskop. Dette instrument kan skabe billeder af objekter på Mikrometerskalaen ved at bevæge en cantilever spids med hensyn til en prøveoverflade ved hjælp af en piezoelektrisk rør. Ved at ændre spændingen input til røret i AFM, kan man styre positionen af ​​cantilever spids. Flere anvendelser af piezoelektriske effekt omfatter unimorphs, bimorphs, og stakke.

  Like 0   Dislike 0
Næste artikel Wisbech Canal
Kommentarer (0)
Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha