Diferența cheie dintre piroelectric și feroelectric piezoelectric este că efectul piezoelectric este generarea unei sarcini de suprafață ca răspuns la aplicarea unui stres extern asupra unui material, dar efectul piroelectric este modificarea polarizării spontane a unui material. material ca răspuns la o schimbare de temperatură. În timp ce, efectul feroelectric este o modificare a sarcinii de suprafață ca răspuns la modificarea polarizării spontane.
Piezoelectric, piroelectric și feroelectric sunt trei termeni pe care îi folosim pentru a descrie proprietățile electrice ale materialelor solide. Aceste trei efecte sunt diferite unul de celăl alt în funcție de răspunsurile pe care le afișează pe baza modificărilor efectuate în celel alte proprietăți ale lor.
Ce este piezoelectric?
Piezoelectric se referă la proprietatea anumitor materiale solide în care aceste materiale pot acumula sarcina electrică la aplicarea unei solicitări mecanice. Cu alte cuvinte, se referă la electricitatea rezultată din presiune și căldură latentă. Acest termen provine din greacă, unde piezin înseamnă strângere sau apăsare și elektron înseamnă chihlimbar (o sursă timpurie de încărcare electrică). Această proprietate este numită piezoelectricitate, iar materialele care arată această proprietate includ cristale, anumite ceramice și materie biologică, cum ar fi oase, ADN și diverse proteine.
De obicei, efectul piezoelectric poate duce la interacțiunea electromecanică liniară între stările mecanice și electrice în materialele cristaline care nu au simetrie inversă. Mai mult, acest efect este reversibil deoarece materialele care pot prezenta efect piezoelectric pot prezenta și inversul efectului (este generarea unei deformari mecanice care provine dintr-un câmp electric aplicat).
Figura 01: Generarea unei tensiuni de către un disc piezoelectric la deformare
Natura efectului piezoelectric este foarte asemănătoare cu cea a momentului dipolar electric în solide. Putem calcula cu ușurință densitatea sau polarizarea dipolului prin însumarea momentelor dipolului pe volum al celulei unității cristalografice. De obicei, dipolii vecini tind să se alinieze în regiuni numite domenii Weiss. Acest proces de aliniere se numește poling în care un câmp electric puternic este aplicat peste materiale la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, toate materialele piezoelectrice nu pot fi polite.
Ce este piroelectric?
Piroelectric înseamnă că proprietatea anumitor cristale are un câmp electric mare din cauza polarizării electrice naturale. Cu alte cuvinte, este capacitatea anumitor solide de a genera o tensiune temporară la încălzire sau răcire. Acest termen provine din sensul grecesc; pyr înseamnă „foc” și „electricitate”. Schimbările în condițiile de temperatură pot modifica ușor pozițiile atomilor în structura cristalului și modifică polarizarea materialului. Această schimbare de polarizare poate da naștere la o tensiune pe cristal. Cu toate acestea, câmpul piezoelectric care se formează odată dispare încet din cauza curentului de scurgere. Această scurgere are loc datorită mișcării electronilor prin cristal, mișcării ionilor prin aer și scurgerea curentului printr-un voltmetru care este atașat peste cristal.
Figura 02: Un senzor piroelectric
Efectul piroelectric apare din cauza stărilor de energie electrică și termică care nu produc o valoare a energiei cinetice. În schimb, efectul piezoelectric apare datorită energiei cinetice și energiei electrice care nu produce căldură. Materialele piroelectrice sunt dure și cristale. Dar pot exista și unele materiale moi care sunt realizate prin utilizarea electreților.
Ce este Feroelectric?
Ferroelectric se referă la proprietatea anumitor materiale care au o polarizare electrică spontană care este reversibilă prin aplicarea câmpurilor electrice externe. De obicei, toate materialele feroelectrice sunt piroelectrice, dar are o proprietate suplimentară de polarizare electrică naturală reversibilă. Termenul feroelectric provine de la feromagnetism, care a fost descoperit înainte de descoperirea feroelectricității.
Acest tip de material este util în fabricarea condensatoarelor datorită naturii lor neliniare. De obicei, acești condensatori conțin o pereche de electrozi care formează un strat de material feroelectric. Mai mult, polarizarea spontană a materialelor feroelectrice implică un efect de histerezis unde îl putem folosi în funcția de memorie. În plus, condensatoarele feroelectrice sunt utile în realizarea RAM feroelectrică.
Care este diferența dintre piroelectrice piezoelectrice și feroelectrice?
Termenii piezoelectric, piroelectric și feroelectric se referă la proprietățile electrice ale materialelor solide. Diferența cheie între piroelectric și feroelectric piezoelectric este că efectul piezoelectric este generarea unei sarcini de suprafață ca răspuns la aplicarea unui stres extern asupra unui material. Între timp, efectul piroelectric este modificarea polarizării spontane a unui material ca răspuns la o schimbare a temperaturii. În timp ce, efectul feroelectric este modificarea polarizării spontane care are ca rezultat o modificare a sarcinii de suprafață.
Următorul infografic prezintă diferențele dintre piroelectrice piezoelectrice și feroelectrice în formă tabelară pentru comparație una lângă alta.
Rezumat – Piezoelectric vs Piroelectric vs Ferroelectric
Efectul piezoelectric este generarea unei sarcini de suprafață ca răspuns la aplicarea unui stres extern asupra materialului, în timp ce efectul piroelectric este modificarea polarizării spontane a unui material ca răspuns la o schimbare a temperaturii. Efectul feroelectric este o modificare a sarcinii de suprafață ca răspuns la modificarea polarizării spontane. Astfel, aceasta este diferența cheie dintre piroelectric și feroelectric piezoelectric.
