Применение пироэлектрического эффекта.

Кристаллы, обладающие пироэлектрическими свойствами, используют в качестве датчиков, регистрирующих изменение температуры с высокой точностью, а также для изготовления чувствительных приемников инфракрасного излучения, датчиков ударных волн, измерителей напряжения. Устройства с пироэлектрическими кристаллами используются для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Принцип действия пироэлектрических фотоприемников очень прост: лучистая энергия, попадая на зачерненную (поглощающую) поверхность сегнетоэлектрического кристалла нагревает его. В результате нагревания изменяется спонтанная поляризованность кристалла и возникает импульс тока, который регистрируется электронной схемой.

Рассмотрены кристаллофизические основы пироэлектрического эффекта и проанализированы его разновидности.

Пироэлектрические кристаллы используют в качестве датчиков, регистрирующих изменения температуры с точностью до 10-9˚С; для изготовления чувствительных приёмников инфракрасного излучения, датчиков ударных волн, измерителей напряжения, ячеек памяти. Также пироэлектрические кристаллы применяются для прямого преобразования тепловой (например, солнечной) в электрическую.

Взаимосвясь свойств и явлений в кристаллах. Виды пироэффекта.

Зависимость свойств кристаллов от условий измерения обусловлена тем, что различные физические свойства кристаллов нельзя рассматривать изолированно друг от друга. Под действием одних и тех же внешних сил в кристалле всегда возникает несколько явлений: приложение механических сил не только приводит к деформации кристалла, но и вызывает его поляризацию; внешнее электрическое поле не только поляризует диэлектрик, но также приводит к его механической деформации и изменению его температуры. Это означает, что различные свойства кристалла проявляются одновременно и в сложном взаимодействии друг с другом. Поэтому-то коэффициенты, характеризующие различные свойства кристаллов, зависят от условий, в которых они измеряются: механические свойства зависят от электрических и тепловых условий, электрические - от механических и тепловых и т.д.

Первичный пироэффект, обусловленный непосредственной прямой зависимостью спонтанной поляризации от температуры, можно было бы измерить на механически зажатом образце, который не деформируется в процессе измерений, что практически неосуществимо. Поэтому, прямому экспериментальному определению подлежит пироэлектрический коэффициент свободного кристалла, равный сумме первичного и вторичного коэффициентов.

Вторичный пироэффект, вызван пьезоэлектрической поляризацией образца при его деформации за счет теплового расширения. Нелинейные пироэлектрические явления - это также малоизученная область исследований, находящаяся на стадии своего становления.

Диэлектрические свойства.

Выполнили: Садонина А., Оскиев В., Тимирсултанова Д.

Общие сведения.

Диэлектрики - вещества, плохо проводящие электрический ток. Термин «диэлектрик» (от греч. diá — через и англ. electric — электрический) введён М. Фарадеем для обозначения веществ, через которые проникают электрические поля. В любом веществе, помещённом в электрическом поле, составляющие его электрические заряды (электроны, атомные ядра) испытывают силы со стороны этого поля. В результате часть зарядов направленно перемещается, образуя электрический ток. Остальные же заряды перераспределяются так, что «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещаются друг относительно друга. В последнем случае говорят о поляризации вещества. В зависимости от того, какой из этих двух процессов — электропроводность или поляризация — преобладает, принято деление веществ на изоляторы (Д.) и проводники (металлы, электролиты, плазма). Электропроводность Д. по сравнению с металлами очень мала. Их удельное сопротивление r порядка 10^8—10^17 ом·см, а у металлов r ~ 10^-6 — 10^-4 ом·см. Одним из важнейших параметров диэлектрика является его диэлектрическая проницаемость, характеризующая их поляризацию под действием электрического поля.Диэлектрическая проницаемость минералов подвержена сильному влиянию различных примесей; она плохо поддается расчету, и ее каждый раз приходится измерять эмпирически, по мере возможности на аппаратуре, позволяющей стандартизировать условия измерения.