Физика пироэлектрических явлений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет

Факультет радиофизики и компьютерных технологий

Реферат

Пироэлектричество

Выполнил:

Студент 2 курса 7 группы

Гуцева Марина Дмитриевна

Преподаватель:

Евчик Вячеслав Евгеньевич

Минск 2023



Оглавление

Введение

1. Физика пироэлектрических явлений

1.1 Пироэлектрики, спонтанная поляризация

1.2 Полярные искажения кристаллических структур пироэлектриков

1.3 Два типа пироэлектриков, спонтанная поляризация которых связана со смещением или упорядочением структурных элементов

1.4 Спонтанная поляризация, равенство Ps=

2. Методы измерения пироэлектрического эффекта

2.1 Статический метод

2.2 Квазистатический метод

2.3 Динамический метод

2.4 Сопоставление динамических и статических методов

3. Пироэлектрические материалы

3.1 Характеристики пироэлектрических материалов

3.2 Пироэлектрические материалы

3.2.1 Пироэлектрические монокристаллы

3.2.2 Пироэлектрическая керамика

3.2.3 Пироэлектрические полимеры

3.2.4 Пироэлектрические стеклокерамика и композиты

3.2.5 Пироэлектрические пленки

3.3 Применение пироэлектриков

Заключение

Список литературы



Введение

пироэлектрик поляризация кристаллический структура

Пироэлектрический эффект относится к широкому классу термоэлектрических явлений, проявляющихся внешне как электризация диэлектриков при изменении их температуры. Из других термоэлектрических явлений пироэлектрический эффект выделяется тем, что причина электризации непосредственно связана с температурными изменениями полярных искажений кристаллической структуры диэлектриков, проявляющих этот эффект.

Пироэлектрические явления известны почти так же давно, как и электризация трением. Наблюдения электризации, проявляющейся в притяжении легких тел некоторыми нагреваемыми кристаллическими диэлектриками (например, турмалином), описаны в древнегреческих, римских и средневековых источниках. Название эффекту «пироэлектрический», которое используется и в настоящее время, было дано в 1824 году Д. Брюстером Это название происходит от греческого рйсп, что переводится как огонь. То есть, «пироэлектричество» означает электричество, возбуждаемое изменением температуры.

Долго считалось, что пироэлектрический эффект слаб и не имеет практической ценности. Поэтому исследования пироэлектрических явлений вплоть до средины 20-го века развивались сравнительно медленно. До 19-го века они ограничивались, в основном, качественным описанием наблюдаемых явлений.

Повышение научного и практического интереса к пироэлектрикам привело к резкому росту темпов и результативности их исследований. Получила существенное развитие экспериментальная техника изучения пироэлектрического эффекта. Выявлено и изучено большое число различных новых веществ, проявляющих пироэффект. Разработаны методы синтеза пироэлектриков различных типов в виде: монокристаллов, керамики, стеклокерамики, полимеров, композитов, толстых и тонких пленок. Накоплен обширный экспериментальный материал по структуре и свойствам пироэлектриков. Развиты феноменологические и микроскопические теории, объясняющие различные аспекты пироэлектрических явлений. Освоены промышленные технологии получения коммерчески доступных пироэлектрических материалов, проявляющих высокую пироэлектрическую активность. Перечисленные достижения сделали возможным широкомасштабное производство недорогих, эффективных пироэлектрических преобразователей для широкого круга коммерческих и промышленных применений, в частности, для использования их в военной и космической технике, медицине, научном приборостроении и других областях науки и техники.



1. Физика пироэлектрических явлений

Пироэлектрический эффект -- это способность некоторых кристаллов генерировать электрический заряд при изменении температуры. Явление пироэлектричества похоже на пьезоэлектрическое явление, при котором электрический заряд создается на поверхности кристалла при механическом сжатии. В отличие от термоэлектрического эффекта для возникновения пироэффекта не требуется температурный градиент, достаточно нагрева всего кристалла. Пироэлектрические эффекты можно увидеть только на кристаллах, которые являются хорошими диэлектриками. После стабилизации температуры кристалл постепенно разряжается из-за утечки заряда.

1.1 Пироэлектрики, спонтанная поляризация

К пироэлектрикам относят кристаллы, характеризуемые отличным от нуля вектором спонтанной электрической поляризации , под которой подразумевают поляризацию, существующую в кристаллах при отсутствии электрического поля, механического напряжения и других внешних воздействий.

В направлении ориентации , пироэлектрический кристалл проявляет электрические полюса, то есть в этом направлении противоположные грани кристалла заряжены разноименно. Поэтому такие кристаллы часто называют полярными. Отметим, что имеется некоторая неоднозначность в использовании термина «полярный», так как этот же термин применяется и к обозначению молекул, имеющих отличный от нуля электрический дипольный момент. Полярными называют также кристаллы, состоящие из полярных молекул, при этом наличие в них спонтанной поляризации не обязательно. Кроме того, название «полярный» широко используется как синоним термина «ионный» кристалл, независимо от того, является он пироэлектриком или нет.

1.2 Полярные искажения кристаллических структур пироэлектриков

Природа спонтанной поляризации в пироэлектриках носит микроскопический характер. Она непосредственно связана с наличием таких полярных искажений кристаллической структуры, при которых центры тяжести зарядов разноименных ионов в элементарной ячейке не совпадают друг с другом. Поэтому каждая элементарная ячейка обладает отличным от нуля электрическим дипольным моментом даже в отсутствии внешних электрических и механических воздействий. Спонтанная поляризация представляется при этом в виде суммы дипольных моментов элементарных ячеек , содержащихся в единице объема кристалла.

1.3 Два типа пироэлектриков, спонтанная поляризация которых связана со смещением или упорядочением структурных элементов

Выделяют две группы пироэлектриков с разными механизмами возникновения спонтанной поляризации. В одной из них искажения структуры, вызывающие возникновение спонтанной поляризации, обусловлены смещениями определенных ионов из симметричных позиций, направление в них совпадает с направлением этих смещений. В типичных примерах таких пироэлектриков спонтанная поляризация возникает благодаря смещениям катионов титан (Ti), ниобий (Nb), тантал (Ta) и других из центров окружающих их кислородных октаэдров.

В пироэлектриках другого типа возникновение спонтанной поляризации вызвано перераспределением определенных заряженных элементов структуры по имеющимся у них двум или более положениям равновесия. Например, водород с зарядом e в водородных связях в KH2PO4 (KDP) имеет два устойчивых положения равновесия.

1.4 Спонтанная поляризация, равенство Ps=

Макроскопическая спонтанная поляризация кристалла в приближении точечных зарядов ионов посредством формулы

( - объем элементарной ячейки, суммирование ведется по зарядам , принадлежащим к выбранной элементарной ячейке) может быть выражена через микроскопические параметры. В случае кристаллов, спонтанная поляризация которых возникает в результате перераспределения заселенностей атомов по имеющимся у них двум или более положениям равновесия, величина спонтанной поляризации равна

где - усредненный по объему кристалла дипольный момент элементарной ячейки.

На поверхности кристалла заряды диполей не компенсируются, поэтому она оказывается заряженной c отличной от нуля плотностью поверхностных зарядов . Представляя дипольный момент пластины, вырезанной перпендикулярно , с одной стороны как

а с другой как



(V - объем пластины, d - толщина пластины, A - площадь ее базисной поверхности, Q - заряд на поверхности), получим равенство

из которого следует, что

То есть модуль спонтанной поляризации равен модулю плотности связанных поверхностных зарядов, имеющихся на поверхности пластины пироэлектрика, вырезанной перпендикулярно направлению спонтанной поляризации. Таким образом, внешнее проявление состоит в возникновении связанных зарядов на поверхности пироэлектрика, плотность этих зарядов является количественной мерой спонтанной поляризации.

Изменение и возникновение электрических зарядов на гранях кристалла вызываются небольшими изменениями с температурой полярных структурных искажений, определяющих наличие в кристалле спонтанной поляризации. Такие изменения происходят за время, близкое по порядку величины к периоду колебаний атомов, что обусловливает малую инерционность процесса изменения с температурой.



2. Методы измерения пироэлектрического эффекта

Качественные методы основаны на наблюдении электростатического взаимодействия пироэлектрических зарядов, возникающих при изменении температуры пироэлектрика. Эти взаимодействия проявляются в притяжении или отталкивании двух одинаковых кристаллов, в притяжении металлического стержня и полярной грани кристалла, в изменении периода колебаний нагреваемого кристалла в поле воздушного конденсатора и т. п.

Количественные методы определения пироэлектрического коэффициента делятся на три основные группы - статические, квазистатические и динамические.

2.1 Статический метод

В этом методе электрометром измеряется электростатический заряд q, возникающий на полярных гранях кристалла при быстром изменении его температуры от стабилизированного значения к стабилизированному значению . Если скорость изменения температуры кристалла достаточно велика и его тепловая постоянная такая, что изменение температуры образца происходит намного быстрее утечки с него зарядов, то пироэлектрический коэффициент:

Статический метод дает прямое определение величины пироэлектрической постоянной, однако, измерения этим методом становятся весьма трудоемкими при необходимости измерений в широком интервале температур для множества установившихся дискретных значений температуры.

2.2 Квазистатический метод

В квазистатическом методе измеряют напряжение V, возникающее на гранях пироэлектрического образца, или ток в цепи образец-измерительная схема при непрерывном изменении его температуры с заданной скоростью dT/dt (обычно 1-4 град/мин). При таком методе измерения пироэлектрический коэффициент определяется следующим образом:

Основные погрешности метода обусловлены возможным градиентом температуры в образце, точностью измерения скорости изменения температуры, возможным наличием дополнительных вкладов непироэлектрической природы в измеряемый сигнал термостимулированных токов, электретных эффектов и др. Так называемые термостимулированные токи возникают при повышении температуры кристаллов с дефектами, они обусловлены перераспределением зарядов на дефектах. Термостимулированные токи наблюдаются в кристаллах практически всех диэлектриков, в том числе и в центросимметричных кристаллах, в которых пироэлектрический эффект запрещен симметрией. Вклад этих токов необходимо учитывать при выделении из общего измеряемого тока пироэлектрической составляющей.

Существенной отличительной особенностью пироэлектрического тока, связанного с изменением спонтанной поляризации образца, является зависимость его знака от направления изменения температуры образца. Сравнение знаков и абсолютных значений токов, измеренных соответственно в режимах нагрева и охлаждения образца, позволяет определить величину вкладов в измеряемый ток токов непироэлектрической природы.

2.3 Динамический метод

Рис. 1. Возникновение переменного поверхностного заряда на пироэлектрике при модуляции его температуры

Рис. 2. Функциональная схема установки для измерения пироэлектрического эффекта динамическим методом (К - пироэлектрический образец, Ф - падающий поток излучения, М - модулятор, ПУ - предварительный усилитель, СД - синхронный детектор, И - индикатор, ЗГ - звуковой генератор, П - переключатель, R_a1, R_a2 - нагрузочные сопротивления, R_a1C_g<<1, R_a2C_g>>1

При измерении пироэлектрического эффекта динамическим методом температура поверхности образца, покрытого тонким электропроводящим слоем поглощающей излучение черни, варьируется в небольших пределах (?T<0,1K) падающим на нее модулированным потоком теплового излучения Ф(t). Средняя температура всего образца может при этом непрерывно изменяться или поддерживаться постоянной. Импульсный нагрев поверхности пироэлектрического образца возбуждает в нем распространяющиеся тепловые колебания. В результате на электродах образца возникают колебания поверхностной плотности заряда с частотой, равной частоте модуляции теплового потока, падающего на образец. Эти колебания заряда формируют переменный пироэлектрический сигнал. Для расчета пироэлектрического коэффициента pу по измерениям пироэлектрического сигнала динамическим методом необходимо знать особенности пространственно-временного распределения температуры в образце пироэлектрика. Это распределение определяется из дифференциальных уравнений теплопроводности, учитывающих баланс получаемой и отдаваемой образцом теплоты

2.4 Сопоставление динамических и статических методов

Изучение пироэффекта динамическим методом по сравнению со статическим и квазистатическим методами занимает мало времени, позволяет эффективно исследовать кристаллы малых размеров, сочетающих пироэлектрические свойства с полупроводниковыми и обладающими повышенной электропроводностью. Точность определения пироконстанты составляет 15-20%. Основные погрешности метода связаны с точностью определения теплопроводности образца, поглощающей способности черни облучаемого электрода, мощности падающего на образец излучения, рассеиваемой образцом тепловой энергии.

Основным недостатком динамического радиационного метода является трудность определения абсолютной величины , вызванная необходимостью независимых измерений теплоемкости и теплопроводности образца, плотности падающего потока излучения , поглощающей способности з облучаемого электрода. Необходимость использования ряда входящих в расчетные формулы величин, значения которых определяются из других измерений, усложняет эксперимент и вносит дополнительные погрешности, понижающие точность измерения пироэлектрических характеристик динамическим методом. Сравнение величин пирокоэффициентов, измеренных разными методами, показывает, что они могут значительно отличаться друг от друга. Для ряда материалов значение статического коэффициента в 2,5ч3,0 раза превышает значение динамического. Эти превышения объясняются тем, что пирокоэффициенты, измеряемые статическим методом, обусловлены как быстрыми, так медленными процессами поляризации. При измерениях пирокоэффициента динамическим методом основной вклад вносят сравнительно быстрые процессы поляризации. Предполагается также, что указанные различия во многих случаях могут быть связаны с неоднородностями распределения температуры. Данные квазистатических измерений в значительной степени зависят от скорости нагрева кристалла.



3. Пироэлектрические материалы

3.1 Характеристики пироэлектрических материалов

При выборе пироэлектрического материала для конкретных применений в качестве чувствительного элемента пироэлектрического преобразователя руководствуются значениями параметров пироэлектрического качества (figures of merit - в англоязычной литературе), определяющих максимальную эффективность работы. Разнообразие применений и различие схемных решений не позволяют охарактеризовать эффективность пироэлектрических материалов одним параметром. В зависимости от характеристик входной цепи и режима работы при сравнении свойств пироэлектрических веществ и оценке их эффективности используют следующие параметры пироэлектрического качества:

где - пирокоэффициент, - индуцированный пирокоэффициент (см. 1.10.3), - теплоемкость единицы объема, е и tgд - диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь, a - температуропроводность. К любым пироактивным материалам предъявляется требование возможно больших значений параметров пироэлектрического качества. Чем выше значение параметра качества, тем лучшими должны быть основные характеристики пироэлектрического преобразователя.

Параметр определяет чувствительность пироэлектрического элемента при работе в режиме «короткого замыкания», когда чувствительный элемент нагружен на малое внешнее сопротивление . Этот критерий характеризует коэффициент преобразования пироприемника излучения при импульсных 124 измерениях, когда требуется высокое временное разрешение, которое достигается уменьшением постоянной времени.

Чувствительность пироэлектрического приемника излучения в режиме «холостого хода» - при больших нагрузочных сопротивлениях . характеризуется параметром пироэлектрического качества . Параметр применяется в случаях, когда напряжение с объемного образца подается на высокоимпедансный усилитель, собственные шумы которого ограничивают чувствительность детектора.

Параметр аналогичен параметру , однако он используется для тонкопленочных образцов.

Параметр также характеризует работу пироэлектрического материала в том же режиме, что , но определяющую роль при этом играют шумы пироэлектрического элемента. При высоких значениях этого параметра достигаются максимальные величины удельной обнаружительной способности пироэлектрического детектора.

Параметр характеризует эффективность работы пироэлектрического материала в болометрическом режиме в устройствах, работа которых основана на использовании индуцированного пироэлектрического эффекта.

Параметр характеризует эффективность работы пироэлектрического материала при использовании его в качестве чувствительного элемента пировидикона.

При выборе пироэлектрического материала для пироэлектрических преобразователей, помимо указанных параметров пироэлектрического качества, важное значение имеют также следующие факторы: 1) простота и доступность технологии получения чувствительного элемента; 2) температура фазового перехода , определяющая температурный и динамический диапазоны приемника; 3) стойкость пироэлектрического материала к внешним воздействиям; 4) механическая прочность и гидрофобность; 5) возможность получения тонких слоев с сохранением характеристик массивного материала; 6) возможность изготовления чувствительных элементов с площадью больших размеров; 7) устойчивость монодоменного состояния; 8) низкий уровень тепловых и других шумов; 9) акустические потери; 10) временная стабильность параметров; 11) низкая теплопроводность; 12) стоимость материала.

3.2 Пироэлектрические материалы

Пироэлектрические материалы по особенностям своей микроструктуры разделяются на ряд групп. Основными из них являются пироэлектрические: а) кристаллы; б) керамика; в) полимеры; г) стеклокерамика; д) композиты; е) толстые и тонкие пленки.

3.2.1 Пироэлектрические монокристаллы

Монокристаллические пироэлектрики обладают максимальными пироэлектрическими свойствами и наиболее эффективны. Формирование свойств таких материалов завершается, как правило, на стадии роста монокристаллов, после чего эти свойства остаются стабильными во времени и практически неизменными при эксплуатации. Основной формой рабочих монокристаллических элементов являются пластины площадью не более нескольких , вырезанные перпендикулярно полярной оси.

Триглицинсульфат (NH2CH2COOH)3·H2SO4 - ТГС, впервые получен Б. Матиасом и др. в 1956 г. ТГС является сегнетоэлектриком с точкой Кюри . Кристаллы ТГС в течение нескольких последних десятилетий привлекают значительное внимание как модельные объекты исследования физических свойств сегнетоэлектриков и как материал для практических разработок тепловых приемников излучения.

Рисунок 3. Триглицинсульфат (NH2CH2COOH)3·H2SO4

3.2.2 Пироэлектрическая керамика

Выращивание кристаллов является достаточно длительным и дорогостоящим процессом, к тому же для многих фаз (например, BaTiO3, SbNbO4) имеются принципиальные трудности получения крупных и качественных кристаллов, связанные с особенностями их физико-химических свойств. Поэтому во многих случаях вместо монокристаллов используются керамические образцы, изготовление которых существенно проще и дешевле.

Керамика представляет собой совокупность произвольно ориентированных сегнетоэлектрических кристаллических зерен размерами 1ч50 мкм. После поляризации ориентация вектора в зернах приобретает преимущественное направление, совпадающее с направлением приложения постоянного электрического поля, в результате чего керамические пироэлектрики приближаются по своим пироэлектрическим свойствам и эффективности к соответствующим монокристаллам. Отметим, что керамические пироэлектрики можно получить только из сегнетоэлектрических соединений, поскольку лишь на пироэлектриках такого типа можно провести поляризацию, приводящую к появлению не равной нулю суммарной макроскопической спонтанной поляризации.

Распространение керамических материалов обусловлено их низкой стоимостью и широкими техническими возможностями их производства, обеспечивающими получение рабочих тел большой площади, малой толщины при воспроизводимости электрических свойств. Сравнительно легко налаживается промышленный выпуск керамики самых разнообразных составов, различных размеров и формы. Технология изготовления керамики позволяет, варьируя химический состав, управлять в широких пределах такими важными параметрами как: точка Кюри и, соответственно, рабочий интервал температур, диэлектрическая проницаемость, пьезо- и пироэлектрический коэффициенты. Для керамических образцов практически нет ограничений на форму рабочих элементов, площадь их поверхности может достигать сотен см². Процент использования исходного сырья приближается к 100%, стоимость керамических материалов примерно на порядок ниже монокристаллических. Режим поляризации позволяет создавать заданное пространственное распределение пироэлектрических и других свойств.

Широкое распространение получила пироэлектрическая керамика на основе титаната бария (рис. 4) BaTiO3 (BT) - (Ba(1-x)Srx)TiO3 (BST), а так же на основе твердых растворов титаната-цирконата свинца (рис. 5) Pb(Ti(1-x)Zrx)O3 (ЦТС или PZT).

Рисунок 4. Титанат бария

Рисунок 5. Титанат-цирконат свинца

3.2.3 Пироэлектрические полимеры

Родственными к пироэлектрическим материалам являются так называемые электретные материалы, в которых остаточная поляризация получена путем приложения электрического поля при высоких температурах. К таким материалам можно отчасти отнести пироэлектрические полимеры, у которых после приложения сильного электрического поля при повышенных температурах и последующего охлаждения индуцируется значительная поляризация, сохраняющаяся длительное время. Остаточная поляризация в полимерных соединениях связана с различными механизмами: остаточной поляризацией ориентированных электрическим полем и «замороженных» полярных групп; смещенными и захваченными на дефектах зарядами; спонтанной поляризацией полярных групп в кристаллических областях.

Органические полимерные пироэлектрики представляют собой соединения, у которых составляющие элементы полимерной цепи обладают электрическим дипольным моментом. Наиболее активными пироэлектриками являются соединения поливинилиденфторида (рис. 6) - ПВДФ (PVDF или PVF2) - (-CH2-CF2-), сополимера винилиденфторида (рис. 7) VDF с трифторэтиленом TrFE - P(VDFTrFE) - (-CH2-CF2-) - (-CHF-CF2-). Для получения устойчивого полярного состояния пленки этих полимеров растягиваются до толщины 5-15 мкм, после чего поляризуются при 120?-140? С в поле ~1 МВ/см и охлаждаются в электрическом поле.

Рисунок 6. Поливинилиденфторид

Рисунок 7. Сополимер винилиденфторида



3.2.4 Пироэлектрические стеклокерамика и композиты

Пироэлектрическую текстурированную стеклокерамику получают кристаллизацией стекла в условиях температурного градиента, что приводит к частичному упорядочению зерен. В составе получаемых фаз должны быть стеклообразующие компоненты типа SiO2, GeO2, B2O3. Получены стеклокерамические пироэлектрические образцы фаз фресноита Ba2Ti(Si1-xGex)2O8, стилвеллита LaBSiO5, германата-силиката свинца Pb5(Ge1-xSix)3O11.

В случае фаз, не содержащих в составе стеклообразующих компонент, порошки сегнетоэлектрической кристаллической фазы 142 вместе со стеклообразным материалом типа SiO2 подвергают совместной термообработке, приводящей к образованию кристаллической фазы в стеклообразной матрице. Таким методом получены пироэлектрические стеклокерамические образцы: BaTiO3, LiTaO3, KNbO3 и др., отличающиеся высокой плотностью и низкой е.

3.2.5 Пироэлектрические пленки

С уменьшением толщины чувствительного элемента вначале параметр пироэлектрического качества растет, затем достигает оптимального значения, после чего уменьшается. Такого рода зависимость связана с наличием так называемого приповерхностного слоя, свойства которого отличаются от свойств массивного образца, и возрастанием относительной роли этого приповерхностного слоя в тонких образцах. Оптимальные значения толщины чувствительных элементов пироэлектрических преобразователей зависят от технологии получения пленки и типа используемого пироэлектрического материала.

При получении тонких пироэлектрических пленок используются эпитаксиальные методы выращивания на подложках из родственных структур, утончение кристаллов ионно-плазменным травлением или другими способами, получение тонких полициклических элементов методом распыления.

Важность получения пироэлектрических пленок связана с необходимостью оптимизации пироэлектрических характеристик чувствительного элемента, зависящих от его толщины, а также необходимостью микроминиатюризации пироэлектрических преобразователей и внедрения пироэлектрических слоев в полупроводниковые интегральные схемы. В последнее время достигнут заметный прогресс в получении тонких пироэлектрических пленок на кремниевых и других подложках с образованием МОП структур.

3.3 Применение пироэлектриков

Использование пироэлектриков основано на том, что происходящий в них пироэлектрический эффект позволяет превращать сигналы, вызывающие изменение температуры пироэлектрика, в электрические сигналы. Мощность и коэффициент полезного действия пироэлектрических преобразователей энергии невелики, поэтому их основные технические применения лежат в области измерительной и преобразовательной техники. В первую очередь, присущие пироэлектрикам физические свойства дают возможность использовать их для регистрации различных видов излучения, для обнаружения и измерения тепловых потоков. Электрокалорический эффект может применяться в криогенной технике для электрически управляемого понижения температуры.



Заключение

Было выявлено значительное число разнообразных полярных веществ, проявляющих пироэлектрический эффект, для многих из них проведено детальное изучение структуры и свойств. Развиты феноменологические и микроскопические теории, достаточно успешно объясняющие различные аспекты пироэлектрических явлений. Разработаны разнообразные эффективные методы синтеза, позволяющие получать коммерчески доступные высококачественные пироэлектрические материалы. Прикладные исследования привели к широкому практическому использованию пироэлектриков во многих областях современной науки и техники. Как сугубо научные, так и прикладные исследования пироэлектриков не завершены, их довольно активное развитие продолжается и в настоящее время. Следует указать также на то, что исследования пироэлектричества вносят заметный вклад в общее развитие физики твердого тела.

Пироэлектрические преобразователи представляют собой весьма сложные физические системы, допускающие только приближенное теоретическое описание на основе упрощающих реальную картину моделей. Рассмотрение различных аспектов пироэлектричества требует привлечения знаний из разных областей физики: теории симметрии, физики диэлектрической поляризации и сегнетоэлектричества, теории фазовых переходов, динамики кристаллической решетки, теории теплопроводности, оптики и др.

Все трудности теоретической интерпретации происходящих в пироэлектриках процессов не преодолены. Центральное место среди них занимает объяснение особенностей температурных зависимостей пироэлектрической постоянной в широкой области температур.

Физическое явление пироэлектричества, наблюдаемое в обширном классе разнообразных полярных веществ, может использоваться в ряде энергочувствительных приборов и устройств. Достигнут высокий уровень реализации прикладных возможностей пироэлектрического эффекта. В настоящее время пироэлектрические структуры являются важнейшими элементами многих современных ИК-устройств. Области их использования простираются от потребительских и коммерческих применений, таких как охранная сигнализация, через профессиональные устройства, такие как анализаторы газов и контроллеры технологических процессов, до военных и специальных применений, таких как устройства наблюдения. Пироэлектрические устройства отличаются рядом важных достоинств, которые делают их идеальными для применений там, где стоимость, потребление энергии и необходимость охлаждения фотоэлектрических детекторов трудно выполнимы, и не требуется очень высокая чувствительность.



Список литературы

1. Александр Андреевич Буш - Пироэлектрический эффект и его применения - Учебное пособие - Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)”.

2. https://electricalschool.info/electrojavlenija/2186-piroelektrichestvo-fizicheskie-osnovy-i-primenenie.html.

3. www.plastpolymer.org.

4. https://nioteks.ru/articles/polivinili.

Размещено на Allbest.ru