Пьезоэлектрики

Это твердые, сенизотропные кристаллические вещества, поляризующиеся под действием механических напряжений. В них возникают прямой и обратный пьезоэффекты.

Прямой пьезоэлектрический эффект - образование электростатических зарядов на поверхности диэлектрика и электрической поляризации внутри его, происходящие в результате воздействия механических напряжений.

Поляризация

P=dσ [Кл/м2],

где d - коэффициент пропорциональности, называемый пьезоэлектрическим модулем или пьезомодулем.[Кл/Н];

σ - механическое напряжение [Н/м2].

Рисунок 2.2 - Прямой пьезоэффект

Под воздействием механического напряжения работа внешней силы затрачивается на деформацию материала и его поляризацию (эффект был открыт в 1880 г.), на поверхности кристалла появляются электрические заряды, такие материалы называют пьезоэлектрическими.

Применение: преемники ультразвука, датчики деформации, звукосниматели.

Обратный пьезоэффект.

Под воздействием внешнего источника с напряжением U затрачивается энергия на заряд ёмкости пьезоэлемента (CU2/2) и на его деформацию. При этом амплитуда механических колебаний будет меняться с частотой переменного электрического тока; при совпадении частоты поля с собственной частотой пьезоэлектрика амплитуда приобретает максимальные значения.

Используется для преобразования электрических сигналов в механические (акустические излучатели, генераторы ультразвука).

Пироэлектрики.

Пироэлектрическим эффектом называют явление поляризации диэлектрика при однородном по его объёму нагреве или охлаждении.

Рисунок 2.3 - Пироэлектрический эффект

При изменении температуры пироэлектрик поляризуется, т.е. на противоположных сторонах его возникают разноимённые заряды. Это возможно в веществах, обладающих спонтанной или остаточной поляризацией, когда имеющаяся поляризованность зависит от Т0. Благодаря электропроводности связанные поляризационные заряды обычно скомпенсированы свободными зарядами противоположного знака, они обведены кружками, и наличие поляризации не проявляется. При нагреве или охлаждении значение Р изменяется (исчезновение Р изображено исчезновением нескольких диполей) и часто свободных зарядов освобождается. Эти освободившиеся свободные заряды и обнаруживаются внешним индикатором как пироэлектрическая поляризация, являющаяся функцией температуры.

Пироэлектрики обладают и обратным электроколорическим эффектом, т.е., их температура изменяется при поляризации. Применяются в детекторах оптических сигналов и в тепловых датчиках, а также делают решётки для приёма изображения.

Материалы - турмалин, сульфат лития, виннокислый калий.

Пироэффектом обладают и сегнетоэлектрики: LiNbO3 и LiTaO3.

Интересное из раздела

Расчет характеристик сигналов и каналов связи
В последнее десятилетие ХХ века произошла научно-техническая революция в области транспортной связи, в основе которой лежат два крупных достижения ...

Цифровой УКВ-приемник
В последние несколько лет заметна тенденция резкого сокращения сроков проектирования новых изделий при все возрастающих требованиях к их качественным характеристикам. Это ...

Характеристики и условия испытаний электрокардиографа ЭК3Т-02 АКСИОН
Электрокардиограф является переносным устройством и позволяет оперативно и качественно снимать электрокардиограмму, при этом одновременно регистрируя три, ш ...