Unterschied zwischen piezoelektrischem pyroelektrischem und ferroelektrisch

Der Schlüsselunterschied zwischen piezoelektrischem pyroelektrischem und ferroelektrisch ist, dass der piezoelektrische Effekt die Erzeugung einer Oberflächenladung als Reaktion auf die Anwendung von externer Spannung auf ein Material ist, aber der pyroelektrische Effekt ist die Änderung der spontanen Polarisation eines Materials als Reaktion auf eine Temperaturänderung. Der ferroelektrische Effekt ist eine Änderung der Oberflächenladung als Reaktion auf die Änderung der spontanen Polarisation.

Piezoelektrische, pyroelektrische und ferroelektrische sind drei Begriffe, mit denen wir die elektrischen Eigenschaften fester Materialien beschreiben. Diese drei Effekte unterscheiden.

INHALT

1. Überblick und wichtiger Unterschied
2. Was ist piezoelektrisch 
3. Was ist pyroelektrisch 
4. Was ist ferroelektrisch 
5. Piezoelektrische gegen pyroelektrische und ferroelektrische Tabelle in tabellischer Form
6. Zusammenfassung

Was ist piezoelektrisch?

Piezoelektrisches bezieht sich auf die Eigenschaft bestimmter fester Material. Mit anderen Worten, es bezieht sich auf den Strom, der aus Druck und latenter Wärme entsteht. Dieser Begriff stammt aus dem Griechischen, wo Piezin bedeutet drücken oder drücken und Elektron bedeutet Bernstein (eine frühe Quelle der elektrischen Ladung). Diese Eigenschaft wird als Piezoelektrizität bezeichnet, und die Materialien, die diese Eigenschaft zeigen.

Typischerweise kann der piezoelektrische Effekt zur linearen elektromechanischen Wechselwirkung zwischen den mechanischen und elektrischen Zuständen in kristallinen Materialien mit keinem Inversionssymmetrie führen. Darüber hinaus ist dieser Effekt reversibel, da Materialien, die einen piezoelektrischen Effekt zeigen können, auch das Gegenteil des Effekts aufweisen können (es ist die Erzeugung einer mechanischen Dehnung, die von einem angelegten elektrischen Feld stammt).

Abbildung 01: Erzeugung einer Spannung durch eine piezoelektrische Festplatte nach Deformation

Die Art des piezoelektrischen Effekts ist der des elektrischen Dipolmoments bei Festkörpern eng ähnlich. Wir können die Dipoldichte oder Polarisation leicht berechnen, indem wir die Dipolmomente pro Volumen der kristallographischen Zelle summieren. Normalerweise neigen benachbarte Dipole dazu, sich in Regionen mit dem Namen Weiss Domains auszurichten. Dieser Ausrichtungsprozess heißt Poling, bei dem ein starkes elektrisches Feld bei erhöhten Temperaturen auf die Materialien aufgetragen wird. Alle piezoelektrischen Materialien können jedoch nicht gepackt werden.

Was ist pyroelektrisch?

Pyroelektrik. Mit anderen Worten, es ist die Fähigkeit bestimmter Feststoffe, beim Erhitzen oder Abkühlen eine vorübergehende Spannung zu erzeugen. Dieser Begriff stammt aus der griechischen Bedeutung; Pyr bedeutet „Feuer“ und „Elektrizität.Änderungen der Temperaturbedingungen können die Positionen der Atome innerhalb der Kristallstruktur geringfügig modifizieren und die Polarisation des Materials verändert. Diese Änderung der Polarisation kann zu einer Spannung über den Kristall führen. Das piezoelektrische Feld, das einst nach dem Leckstrom langsam aufbaut, verschwindet jedoch langsam. Diese Leckage erfolgt aufgrund der Bewegung von Elektronen durch den Kristall, der Bewegung von Ionen durch die Luft und durch einen Voltmeter, der über den Kristall befestigt ist.

Abbildung 02: ein Pyroelektrikumsensor

Pyroelektrischer Effekt tritt aufgrund elektrischer und thermischer Energiezustände auf, die keinen kinetischen Energiewert erzeugen. Im Gegensatz dazu tritt der piezoelektrische Effekt aufgrund kinetischer Energie und elektrischer Energie auf, die keine Wärme erzeugt. Pyroelektrische Materialien sind hart und Kristalle. Es kann jedoch auch einige weiche Materialien geben, die durch die Verwendung von Elektreten hergestellt werden.

Was ist ferroelektrisch?

Ferroelektrisches bezieht sich auf die Eigenschaft bestimmter Materialien mit einer spontanen elektrischen Polarisation, die durch die Anwendung externer elektrischer Felder reversibel ist. Normalerweise sind alle ferroelektrischen Materialien pyroelektrisch, verfügt jedoch über eine zusätzliche Eigenschaft einer reversiblen natürlichen elektrischen Polarisation. Der Begriff ferroelektrisch stammt aus dem Ferromagnetismus, der vor der Entdeckung der Ferroelektrizität entdeckt wurde.

Diese Art von Material ist nützlich, um aufgrund ihrer nichtlinearen Natur Kondensatoren herzustellen. Typischerweise enthalten diese Kondensatoren ein Paar Elektroden, die eine ferroelektrische Schicht einteilen. Darüber hinaus impliziert die spontane Polarisation ferroelektrischer Materialien einen Hystereseffekt, bei dem wir sie in der Speicherfunktion verwenden können. Darüber hinaus sind ferroelektrische Kondensatoren nützlich, um ferroelektrische Rams herzustellen.

Was ist der Unterschied zwischen piezoelektrischem pyroelektrischem und ferroelektrisch?

Die Begriffe piezoelektrischer, pyroelektrischer und ferroelektrischer Effekt beziehen sich auf die elektrischen Eigenschaften fester Materialien. Der wichtigste Unterschied zwischen piezoelektrischem Pyroelektrikum und ferroelektrisch besteht darin. In der Zwischenzeit ist der pyroelektrische Effekt die Änderung der spontanen Polarisation eines Materials als Reaktion auf eine Temperaturänderung. Der ferroelektrische Effekt ist die Änderung der spontanen Polarisation, die zu einer Änderung der Oberflächenladung führt.

Die folgende Infografik zeigt die Unterschiede zwischen piezoelektrischem pyroelektrischem und ferroelektrischem tabellarischem Vergleich in tabellarischer Form.

Zusammenfassung

Der piezoelektrische Effekt ist die Erzeugung einer Oberflächenladung als Reaktion auf die Anwendung der externen Spannung auf das Material, während der pyroelektrische Effekt die Änderung der spontanen Polarisation eines Materials als Reaktion auf eine Temperaturänderung ist. Der ferroelektrische Effekt ist eine Änderung der Oberflächenladung als Reaktion auf die Änderung der spontanen Polarisation. Dies ist daher der wichtigste Unterschied zwischen piezoelektrischem Pyroelektrikum und ferroelektrisch.

Referenz:

1. „Wie Piezoelektrizität funktioniert.” Eagle Blog.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. "Schemapiezo" von Tizeff - Vorlage: eigene (CC BY -SA 3).0) über Commons Wikimedia
2. "Pyrosensor" von Nicolas Kruse - selbstfotografiert (öffentlich zugänglich) über Commons Wikimedia