介电材料是一种电绝缘体，具有阻止电流通过的能力。它们分为中心对称材料和压电材料，进一步将压电材料分为非热电材料和热电材料，热电材料又分为非铁电材料和铁电材料。本文规定了热电材料。它是由一位希腊科学家在20世纪初发现的。热电这个名字来源于希腊语，pyro的意思是火和电。它是某些晶体的一般性质，这些晶体被极化以获得大的电场。这些热电材料性质坚硬，呈晶体状。


什么是热电材料？

热释电或热释电材料是极性电介质随温度变化的电响应。如果温度反过来改变，它会导致原子从中性位置移动，从而改变材料的极化，我们观察到材料上的电压。现在假设温度保持恒定在新的值，这种影响是暂时的。由于泄漏电流，热电电压变为零。因此，在相同的温度范围内，由加热或冷却作用产生的电荷是相等和相反的。

热释电材料表现出自发极化，即在没有电场的情况下的极化，这在施加电场时是不能改变或逆转的——它在铁电材料中是这样做的。因此，所有的热电材料也是压电材料。压电材料具有某种不允许热电的压电晶体。因此，热释电效应发生在1070华氏度居里温度以下，因此当材料被加热到1070摄氏度居里温度以上时，原子会回到它们的平衡位置。因此，电热效应被认为是热电效应的物理逆。

热电材料清单

下面列出了一些热电材料

  • 电气石
  • 氮化镓
  • 硝酸铯（CsNO3）
  • 聚乙烯氟化物
  • 苯基吡啶衍生物
  • 酞菁钴
  • 钽酸锂（LiTaO3）。

热电和热电的比较

电热效应是指材料在所施加的电场上表现出可逆的温度变化的现象。因此，热电不同于热电。Pyro晶体将温度从一度改变到另一度，从而在晶体上产生临时电压。

而在热电的情况下，器件的两端经受两个不同的温度，从而在器件中产生永久电压，从而产生温差。

压电、热电和铁电材料之间的差异

以下是压电材料、热电材料和铁电材料之间的区别

参数

压电

 热电的

铁电的

作用

 每当施加机械应力时，压电材料就会产生电能。 热电材料无论何时加热或冷却都会产生电势。 铁电材料即使在没有电场的情况下也表现出电极化。

示例

 

 石英、晶体、铵、磷酸盐 石英晶体，

铵，

磷酸盐。

 铌酸锂，

钛酸钡

属性

 非中心对称，

非极性电介质，

存在压电效应，其中P=dσ。

 它们是单向极化，

非中心对称，

当T>=Tc时，它表现出热电性

 它们很容易极化，

它们表现出介电磁滞，

它们在本质上既是热电的，又是压电的。

应用

 其作用类似于换能器，

用于麦克风，

它会产生超声波。

 IR检测器，

图像管，

温度传感元件。

 超音波转换器

它们是压力传感器

它就像一个随机存取存储器一样，起着存储设备的作用。

热释电材料的数学分析

一块薄的热电材料是一个电极，并连接到一个放大器，该放大器是高阻抗的场效应晶体管（FET），如下所示。假设它是在电导纳Ye上产生电压V的热电电流。单位增益的电压放大器将高阻抗电流源耦合到电路后面的低输入阻抗。如果p’是热电系数p的一个分量，则与区域a的电极表面正交。由于电流与无边界表面电荷有关，因此产生的电流与厚度无关。

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热电材料的数学分析

哪里

要价Q=p'AΔT……。。1.

热释电电流ip=Ap'dT/dT……。。2.

热电电压V=i/УE…………3

其中电气导纳УE=GA+GE+jw CA+CE…….4

分流器和样品电导GA、GE

并联和采样电容CA、CE

电介质的等效电容为C=σa/广告……5

储存的能量E=½p2欧σAhΔT2…….6

d=材料厚度；σ=应力下的介电常数，A=保护面积，p'=热电系数p的分量。

如果将电场E施加到材料上，则在热电材料两侧的作为板的每单位面积的电荷的总介电位移d为，

d=E s+欧元E………….7

其中€是真空的介电常数，Es是电偶极矩体积密度的自发极化.

热释电系数对温度的影响

根据以上分析，热电系数具有温度的影响

  • 热释电系数随着温度的升高而增加
  • 它取决于相变的阶数，对于二阶跃迁更大
  • Tc是热电材料增加的居里温度。

优势热电材料

热电材料的优点是

•无污染
•维护成本更低
•非常高频的响应

热电材料的缺点

热电材料的缺点是

•需要高阻抗电缆
•静态运动无法轻易测量。

应用

热电材料的应用包括

•基于PIR的运动检测器
•辐射测量
•太阳能热电转换器
•野生动物的检测和保护
•PIR远程温度计
•火灾探测器
•激光诊断。

常见问题解答

1). 什么是热电晶体？

热电晶体是当晶体的温度升高时产生电的材料。

2). 所有的铁电体都是压电体吗？

是的，所有的铁电体-压电体，但不是所有的压电体都是铁电体。

3). 石英是热电的吗？

是的，石英是一种热电晶体。

4). 什么是高温传感器？

高温传感器也被称为高温探测器或热探测器。如果温度变化很小，晶体表面就会产生电荷，这就是所需的电流。

5). 晶体可以存储数据吗？

是的，晶体可以存储数据。

6). 热背景会影响热电效应吗？

不，热背景不会影响热电效应。

因此，热释电性是表现出偏振的特定晶体的特性，其中随着温度的变化产生电响应。热电效应发生在1070华氏度以下，也就是居里温度。它们需要高阻抗电缆来进行操作，从而提供良好的频率响应。这里有一个问题要问你，热电材料的功能是什么？