Ključna razlika između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika je u tome što je piezoelektrični efekat stvaranje površinskog naboja kao odgovor na primjenu vanjskog naprezanja na materijal, ali piroelektrični efekat je promjena u spontanoj polarizaciji materijala kao odgovor na promjenu temperature. Dok je feroelektrični efekat promjena površinskog naboja kao odgovor na promjenu spontane polarizacije.
Piezoelektrik, piroelektrik i feroelektrik su tri termina koja koristimo da opišemo električna svojstva čvrstih materijala. Ova tri efekta se razlikuju jedan od drugog prema odgovorima koje prikazuju na osnovu promjena napravljenih u njihovim drugim svojstvima.
Šta je piezoelektrični?
Pijezoelektrični se odnosi na svojstvo određenih čvrstih materijala gdje ovi materijali mogu akumulirati električni naboj nakon primjene mehaničkog naprezanja. Drugim riječima, odnosi se na električnu energiju koja nastaje uslijed pritiska i latentne topline. Ovaj izraz potiče iz grčkog, gdje piezin znači stiskanje ili pritiskanje, a elektron znači ćilibar (rani izvor električnog naboja). Ovo svojstvo se zove piezoelektričnost, a materijali koji pokazuju ovo svojstvo uključuju kristale, određenu keramiku i biološku materiju kao što su kosti, DNK i razni proteini.
Tipično, piezoelektrični efekat može dovesti do linearne elektromehaničke interakcije između mehaničkih i električnih stanja u kristalnim materijalima koji nemaju inverzijsku simetriju. Štaviše, ovaj efekat je reverzibilan jer materijali koji mogu pokazati piezoelektrični efekat mogu takođe pokazati obrnuti efekat (to je stvaranje mehaničkog naprezanja koje dolazi iz primenjenog električnog polja).
Slika 01: Generisanje napona piezoelektričnim diskom nakon deformacije
Priroda piezoelektričnog efekta je blisko slična onoj električnog dipolnog momenta u čvrstim tijelima. Možemo lako izračunati dipolnu gustinu ili polarizaciju zbrajanjem dipolnih momenata po volumenu kristalografske jedinične ćelije. Obično susedni dipoli imaju tendenciju da se poravnaju u regionima koji se nazivaju Weiss domeni. Ovaj proces poravnanja naziva se poliranje gdje se snažno električno polje primjenjuje na materijale na povišenim temperaturama. Međutim, svi piezoelektrični materijali se ne mogu polirati.
Šta je piroelektrično?
Piroelektrični znači da svojstvo određenih kristala ima veliko električno polje zbog prirodne električne polarizacije. Drugim riječima, to je sposobnost određenih čvrstih tvari da generiraju privremeni napon nakon zagrijavanja ili hlađenja. Ovaj izraz potiče od grčkog značenja; pyr znači "vatra" i "struja". Promjene temperaturnih uvjeta mogu blago modificirati položaj atoma unutar kristalne strukture i mijenjati polarizaciju materijala. Ova promjena polarizacije može dovesti do napona na kristalu. Međutim, piezoelektrično polje koje se jednom stvori polako nestaje zbog struje curenja. Ovo curenje nastaje zbog kretanja elektrona kroz kristal, kretanja jona kroz zrak i curenja struje kroz voltmetar koji je pričvršćen na kristal.
Slika 02: Piroelektrični senzor
Piroelektrični efekat nastaje usled stanja električne i toplotne energije koja ne proizvode vrednost kinetičke energije. Nasuprot tome, piezoelektrični efekt nastaje zbog kinetičke energije i električne energije koja ne proizvodi toplinu. Piroelektrični materijali su tvrdi i kristali. Ali mogu postojati i neki meki materijali koji su napravljeni upotrebom elektreta.
Šta je feroelektrični?
Feroelektrični se odnosi na svojstvo određenih materijala koji imaju spontanu električnu polarizaciju koja je reverzibilna primjenom vanjskih električnih polja. Obično su svi feroelektrični materijali piroelektrični, ali imaju dodatno svojstvo reverzibilne prirodne električne polarizacije. Izraz feroelektrik dolazi od feromagnetizma, koji je otkriven prije otkrića feroelektriciteta.
Ova vrsta materijala je korisna u izradi kondenzatora zbog njihove nelinearne prirode. Tipično, ovi kondenzatori sadrže par elektroda koje spajaju sloj feroelektričnog materijala. Štaviše, spontana polarizacija feroelektričnih materijala implicira efekat histereze gdje ga možemo koristiti u memorijskoj funkciji. Osim toga, feroelektrični kondenzatori su korisni u pravljenju feroelektričnog RAM-a.
Koja je razlika između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika?
Izrazi piezoelektrični, piroelektrični i feroelektrični efekat odnose se na električna svojstva čvrstih materijala. Ključna razlika između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika je u tome što je piezoelektrični efekat stvaranje površinskog naboja kao odgovor na primjenu vanjskog naprezanja na materijal. U međuvremenu, piroelektrični efekat je promjena spontane polarizacije materijala kao odgovor na promjenu temperature. Dok je feroelektrični efekat promjena spontane polarizacije koja rezultira promjenom površinskog naboja.
Sljedeća infografika predstavlja razlike između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika u tabelarnom obliku radi usporedbe.
Sažetak – Piezoelektrični vs Piroelektrični vs Feroelektrični
Pijezoelektrični efekat je stvaranje površinskog naboja kao odgovor na primenu spoljašnjeg naprezanja na materijal, dok je piroelektrični efekat promena spontane polarizacije materijala kao odgovor na promenu temperature. Feroelektrični efekat je promjena površinskog naboja kao odgovor na promjenu spontane polarizacije. Dakle, ovo je ključna razlika između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika.
