Avainero pietsosähköisen pyrosähköisen ja ferrosähköisen välillä on se, että pietsosähköinen vaikutus on pintavarauksen muodostuminen vasteena materiaaliin kohdistuvalle ulkoiselle jännitykselle, mutta pyrosähköinen vaikutus on muutos materiaalin spontaanissa polarisaatiossa. materiaalia vasteena lämpötilan muutokselle. Sitä vastoin ferrosähköinen vaikutus on muutos pintavarauksessa vastauksena spontaanin polarisaation muutokseen.
Pietsosähköinen, pyrosähköinen ja ferrosähköinen ovat kolme termiä, joita käytämme kuvaamaan kiinteiden aineiden sähköisiä ominaisuuksia. Nämä kolme tehostetta eroavat toisistaan niiden vastausten mukaan, jotka perustuvat niiden muihin ominaisuuksiin tehtyihin muutoksiin.
Mikä on pietsosähköinen?
Pietsosähköisyydellä tarkoitetaan tiettyjen kiinteiden materiaalien ominaisuutta, jossa nämä materiaalit voivat kerätä sähkövarauksen mekaanisen rasituksen vaikutuksesta. Toisin sanoen se viittaa paineen ja piilevän lämmön aiheuttamaan sähköön. Tämä termi tulee kreikasta, jossa piezin tarkoittaa puristaa tai painaa ja elektron tarkoittaa meripihkaa (varhainen sähkövarauksen lähde). Tätä ominaisuutta kutsutaan pietsosähköisyydeksi, ja tämän ominaisuuden osoittavia materiaaleja ovat kiteet, tietty keramiikka ja biologiset aineet, kuten luut, DNA ja erilaiset proteiinit.
Tyypillisesti pietsosähköinen vaikutus voi johtaa lineaariseen sähkömekaaniseen vuorovaikutukseen mekaanisten ja sähköisten tilojen välillä kiteisissä materiaaleissa, joilla ei ole inversiosymmetriaa. Lisäksi tämä vaikutus on palautuva, koska materiaaleissa, jotka voivat osoittaa pietsosähköistä vaikutusta, voi myös olla käänteinen vaikutus (se on mekaanisen jännityksen muodostuminen, joka tulee käytetystä sähkökentästä).
Kuva 01: Pietsosähköisen levyn jännitteen muodostuminen muodonmuutoksen jälkeen
Pietsosähköisen vaikutuksen luonne on hyvin samanlainen kuin kiinteiden aineiden sähköinen dipolimomentti. Voimme helposti laskea dipolitiheyden tai polarisaation laskemalla yhteen dipolimomentit kristallografisen yksikkökennon tilavuutta kohti. Yleensä vierekkäiset dipolit asettuvat Weiss-alueiksi kutsutuille alueille. Tätä kohdistusprosessia kutsutaan napaukseksi, jossa voimakas sähkökenttä kohdistetaan materiaalien yli korkeissa lämpötiloissa. Kaikkia pietsosähköisiä materiaaleja ei kuitenkaan voida napata.
Mikä on pyrosähköinen?
Pyrosähköinen tarkoittaa, että tiettyjen kiteiden ominaisuudella on suuri sähkökenttä luonnollisen sähköisen polarisaation vuoksi. Toisin sanoen se on tiettyjen kiinteiden aineiden kyky tuottaa tilapäistä jännitettä lämmitettäessä tai jäähtyessään. Tämä termi on peräisin kreikan merkityksestä; pyr tarkoittaa "tulta" ja "sähköä". Lämpötilaolosuhteiden muutokset voivat muuttaa atomien paikkoja kiderakenteessa hieman ja se muuttaa materiaalin polarisaatiota. Tämä polarisaation muutos voi aiheuttaa jännitteen kiteen yli. Kerran hitaasti muodostuva pietsosähköinen kenttä kuitenkin katoaa vuotovirran vuoksi. Tämä vuoto johtuu elektronien liikkeestä kiteen läpi, ionien liikkumisesta ilman läpi ja virran vuotamisesta kiteen poikki kiinnitetyn volttimittarin läpi.
Kuva 02: Pyrosähköinen anturi
Pyrosähköinen vaikutus johtuu sähkö- ja lämpöenergiatiloista, jotka eivät tuota kineettistä energia-arvoa. Sitä vastoin pietsosähköinen vaikutus johtuu kineettisestä energiasta ja sähköenergiasta, joka ei tuota lämpöä. Pyrosähköiset materiaalit ovat kovia ja kiteitä. Mutta voi olla myös pehmeitä materiaaleja, jotka on valmistettu käyttämällä elektreettejä.
Mikä on Ferroelectric?
Ferrosähköisyys viittaa tiettyjen materiaalien ominaisuuteen, jossa on spontaani sähköinen polarisaatio, joka on palautuva ulkoisten sähkökenttien avulla. Yleensä kaikki ferrosähköiset materiaalit ovat pyrosähköisiä, mutta sillä on lisäominaisuus palautuva luonnollinen sähköinen polarisaatio. Termi ferrosähköinen tulee ferromagnetismista, joka löydettiin ennen ferrosähköisyyden keksimistä.
Tällainen materiaali on hyödyllinen kondensaattoreiden valmistuksessa niiden epälineaarisen luonteen vuoksi. Tyypillisesti nämä kondensaattorit sisältävät parin elektrodeja, jotka muodostavat kerroksen ferrosähköistä materiaalia. Lisäksi ferrosähköisten materiaalien spontaani polarisaatio merkitsee hystereesivaikutusta, jossa voimme käyttää sitä muistitoiminnassa. Lisäksi ferrosähköiset kondensaattorit ovat hyödyllisiä ferrosähköisen RAM-muistin valmistuksessa.
Mitä eroa pietsosähköisellä pyrosähköisellä ja ferrosähköisellä on?
Termit pietsosähköinen, pyrosähköinen ja ferrosähköinen vaikutus viittaavat kiinteiden aineiden sähköisiin ominaisuuksiin. avainero pietsosähköisen pyrosähköisen ja ferrosähköisen välillä on se, että pietsosähköinen vaikutus on pintavarauksen muodostuminen vasteena materiaaliin kohdistuvaan ulkoiseen rasitukseen. Samaan aikaan pyrosähköinen vaikutus on muutos materiaalin spontaanissa polarisaatiossa vasteena lämpötilan muutokselle. Sitä vastoin ferrosähköinen vaikutus on muutos spontaanissa polarisaatiossa, joka johtaa muutokseen pintavarauksessa.
Seuraava infografiikka esittelee pietsosähköisten pyrosähköisten ja ferrosähköisten välillä olevat erot taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – Pietsosähköinen vs pyrosähköinen vs ferrosähkö
Pietsosähköinen vaikutus on pintavarauksen muodostuminen vasteena materiaaliin kohdistuvalle ulkoiselle jännitykselle, kun taas pyrosähköinen vaikutus on muutos materiaalin spontaanissa polarisaatiossa vasteena lämpötilan muutokselle. Ferrosähköinen vaikutus on muutos pintavarauksessa vastauksena spontaanin polarisaation muutokseen. Siten tämä on avainero pietsosähköisen pyrosähköisen ja ferrosähköisen välillä.
