піроелектричний кристал
Піроелектричні кристали використовують як датчики, які реєструють зміна температури з точністю аж до 10 - 9 С, а також для виготовлення чутливих приймачів інфрачервоного випромінювання, датчиків ударних хвиль, вимірників напруги, осередків пам'яті. Пристрої з піроелектричними кристалами використовуються для прямого перетворення теплової енергії (наприклад, сонячної) в електричну. [1]
Піроелектричні кристали володіють більш низькою симетрією, ніж п'єзоелектричні, тому якщо в піроелектричних кристалах створити механічну напругу, то обов'язково буде спостерігатися і пьезо-ефект. Пірокрісталли неодмінно мають пьезо-властивостями, проте не всі п'єзоелектричні кристали володіють піроелектричними властивостями. [2]
Піроелектричний кристал при ТТЦ при відсутності механічних і електричних напруг розбивається на різному орієнтовані області, в кожній з яких вектор спонтанної поляризації має власний напрям. Такі області однорідної поляризації, що відрізняються один від одного лише розмірами і напрямком поляризації, називаються доменами. Розташування доменів підпорядковується вимогу мінімуму вільної енергії кристала, яке може бути задоволено в разі взаємної компенсації електричних моментів всіх доменів. [4]
Піроелектричний кристал при ГГК при відсутності механічних і електричних напруг розбивається на різному орієнтовані області, в кожній з яких вектор спонтанної поляризації має власний напрям. [5]
Піроелектричні кристали використовуються переважно в інфрачервоних детекторах випромінювання. [6]
У піроелектричних кристалах електрична поляризація може виникнути не тільки внаслідок накладення зовнішнього поля Е, але і внаслідок зміни температури, а в п'єзоелектричних - внаслідок механічної напруги або деформацій. У свою чергу, механічні напруги і деформації можуть виникнути в кристалі через теплового розширення, зворотного п'єзоелектричного ефекту, електрострикції. [7]
У піроелектричних кристалах пружні, теплові та електричні властивості взаємопов'язані. На рис. 1.8 приведена діаграма цих зв'язків - у вигляді двох трикутників з з'єднаними вершинами. Дев'ять ліній, що з'єднують вершини, символізують дев'ять лінійних ефектів, можливих в полярних кристалах. [9]
У звичайному піроелектричному кристалі зміна напрямку спонтанної поляризації пов'язане з істотною перебудовою кристалічної решітки. [10]
Іноді у піроелектричних кристалів спостерігаються фазові переходи другого роду (див. § 11), при яких вони перетворюються в непіроелектрікі без істотної перебудови решітки. Так, якщо кристал в піроелектричного фазі має вісь симетрії Спу то зі зміною температури або тиску розташування атомів стає таким, що виникає перпендикулярна осі площину симетрії. Хоча сама зміна решітки відбувається плавно, без стрибка, поява площині симетрії відразу змінює властивості кристала. Стає неможливою спонтанна поляризація. Як вказувалося в § 11, в такій точці переходу терпить розрив не ентропія, а її похідна - теплоємність. [11]
Якщо до піроелектричні кристалів прикладати електричне поле в напрямку, протилежному напрямку спонтанної поляризованности Ps, то у деяких з них напрямок спонтанної поляризованности чи не переорієнтовується аж до руйнування поляризації, а у інших напрямок вектора Ps зміниться на протилежне. [12]
Другу найважливішу групу піроелектричних кристалів складають так звані лінійні піроелектрики. У них спонтанна поляризація спрямована однаково по всьому об'єму кристала, і її напрямок не змінюється зовнішнім електричним полем. CdS; сульфат літію Li2SO4, тетраборат літію 1л2В4О7 і ін. В цих Піроелектріки істотний вклад не тільки від первинного, а й від вторинного піроефект. [13]
Другу важливу групу піроелектричних кристалів складають так звані лінійні піроелектрики. У них спонтанна поляризація спрямована оди-наково по всьому об'єму кристала і її напрямок не може бути змінено зовнішнім електричним полем. У цих Піроелектріки істотним є внесок не тільки від первинного, а й від вторинного піроефект. [15]
Сторінки: 1 2