La diferència clau entre piroelèctrics piezoelèctrics i ferroelèctrics és que l'efecte piezoelèctric és la generació d'una càrrega superficial en resposta a l'aplicació d'una tensió externa a un material, però l'efecte piroelèctric és el canvi en la polarització espontània d'un material. material en resposta a un canvi de temperatura. Mentre que, l'efecte ferroelèctric és un canvi en la càrrega superficial en resposta al canvi en la polarització espontània.
Piezoelèctric, piroelèctric i ferroelèctric són tres termes que fem servir per descriure les propietats elèctriques dels materials sòlids. Aquests tres efectes són diferents entre si segons les respostes que mostren en funció dels canvis fets a les seves altres propietats.
Què és el piezoelèctric?
Piezoelèctric es refereix a la propietat de certs materials sòlids on aquests materials poden acumular la càrrega elèctrica després de l'aplicació d'una tensió mecànica. En altres paraules, es refereix a l'electricitat resultant de la pressió i la calor latent. Aquest terme prové del grec, on piezin significa estrènyer o premsa i elektron significa ambre (una font primerenca de càrrega elèctrica). Aquesta propietat s'anomena piezoelectricitat i els materials que mostren aquesta propietat inclouen cristalls, determinades ceràmiques i matèria biològica com ara ossos, ADN i diverses proteïnes.
Típicament, l'efecte piezoelèctric pot conduir a la interacció electromecànica lineal entre els estats mecànics i elèctrics en materials cristal·lins que no tenen simetria d'inversió. A més, aquest efecte és reversible, ja que els materials que poden mostrar efecte piezoelèctric també poden presentar el contrari de l'efecte (és la generació d'una deformació mecànica que prové d'un camp elèctric aplicat).
Figura 01: generació d'una tensió per un disc piezoelèctric després de la deformació
La naturalesa de l'efecte piezoelèctric és molt semblant a la del moment dipolar elèctric en sòlids. Podem calcular fàcilment la densitat o polarització del dipol sumant els moments dipolars per volum de la cèl·lula unitat cristal·logràfica. Normalment, els dipols veïns tendeixen a alinear-se en regions anomenades dominis de Weiss. Aquest procés d'alineació s'anomena poling on s'aplica un fort camp elèctric a través dels materials a temperatures elevades. No obstant això, tots els materials piezoelèctrics no es poden connectar.
Què és el piroelèctric?
Piroelèctric significa que la propietat de certs cristalls té un gran camp elèctric a causa de la polarització elèctrica natural. En altres paraules, és la capacitat de certs sòlids de generar una tensió temporal en escalfar-se o refredar-se. Aquest terme prové del significat grec; pyr significa "foc" i "electricitat". Els canvis en les condicions de temperatura poden modificar lleugerament les posicions dels àtoms dins de l'estructura cristal·lina i canvien la polarització del material. Aquest canvi de polarització pot donar lloc a una tensió a través del cristall. No obstant això, el camp piezoelèctric que una vegada s'acumula desapareix lentament a causa del corrent de fuga. Aquesta fuga es produeix a causa del moviment dels electrons a través del cristall, el moviment dels ions a través de l'aire i la fuita de corrent a través d'un voltímetre que està connectat al cristall.
Figura 02: un sensor piroelèctric
L'efecte piroelèctric es produeix a causa d'estats d'energia elèctrica i tèrmica que no produeixen un valor d'energia cinètica. En canvi, l'efecte piezoelèctric es produeix a causa de l'energia cinètica i l'energia elèctrica que no produeix calor. Els materials piroelèctrics són durs i cristalls. Però també hi pot haver alguns materials tous que es facin mitjançant l'ús d'electrets.
Què és el ferroelèctric?
Ferroelèctric es refereix a la propietat de certs materials que tenen una polarització elèctrica espontània que és reversible mitjançant l'aplicació de camps elèctrics externs. En general, tots els materials ferroelèctrics són piroelèctrics, però té una propietat addicional de polarització elèctrica natural reversible. El terme ferroelèctric prové del ferromagnetisme, que es va descobrir abans del descobriment de la ferroelectricitat.
Aquest tipus de material és útil per fabricar condensadors a causa de la seva naturalesa no lineal. Normalment, aquests condensadors contenen un parell d'elèctrodes que entrepan una capa de material ferroelèctric. A més, la polarització espontània dels materials ferroelèctrics implica un efecte d'histèresi on podem utilitzar-lo en funció de memòria. A més, els condensadors ferroelèctrics són útils per fer RAM ferroelèctrica.
Quina diferència hi ha entre el piroelèctric piezoelèctric i el ferroelèctric?
Els termes efecte piezoelèctric, piroelèctric i ferroelèctric es refereixen a les propietats elèctriques dels materials sòlids. La diferència clau entre el piroelèctric piezoelèctric i el ferroelèctric és que l'efecte piezoelèctric és la generació d'una càrrega superficial en resposta a l'aplicació d'una tensió externa a un material. Mentrestant, l'efecte piroelèctric és el canvi en la polarització espontània d'un material en resposta a un canvi de temperatura. Mentre que, l'efecte ferroelèctric és el canvi en la polarització espontània que provoca un canvi en la càrrega superficial.
La següent infografia presenta les diferències entre piroelèctrics piezoelèctrics i ferroelèctrics en forma de taula per comparar-les.
Resum – Piezoelèctric vs Piroelèctric vs Ferroelèctric
L'efecte piezoelèctric és la generació d'una càrrega superficial en resposta a l'aplicació d'una tensió externa al material, mentre que l'efecte piroelèctric és el canvi en la polarització espontània d'un material en resposta a un canvi de temperatura. L'efecte ferroelèctric és un canvi en la càrrega superficial en resposta al canvi de polarització espontània. Per tant, aquesta és la diferència clau entre el piroelèctric piezoelèctric i el ferroelèctric.
