Vật liệu nhiệt điện là gì: Phân tích toán học và các ứng dụng của nó

ĐẾN chất điện môi vật liệu là chất cách điện, có khả năng ngăn dòng điện chạy qua nó. Chúng được phân loại thành vật liệu đối xứng tâm và vật liệu áp điện, hơn nữa áp điện được phân loại là không pyroelectrics và pyroelectrics, pyro điện còn được phân loại là non-ferroelectrics và ferroelectrics. Bài báo này chỉ định vật liệu nhiệt điện. Nó được phát hiện vào đầu thế kỷ 20 bởi một nhà khoa học người Hy Lạp. Tên gọi nhiệt điện có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, trong đó pyro có nghĩa là lửa và điện. Đó là tính chất chung của một số tinh thể được phân cực để thu được điện trường lớn. Những vật liệu nhiệt điện này có bản chất cứng và ở dạng tinh thể.

Vật liệu nhiệt điện là gì?

Nhiệt điện hay vật liệu nhiệt điện là phản ứng điện của chất điện môi phân cực với sự thay đổi nhiệt độ. Nếu nhiệt độ thay đổi ngược lại, nó gây ra sự chuyển động của các nguyên tử từ đó về vị trí trung hòa, do đó sự phân cực của vật liệu thay đổi, chúng ta quan sát thấy một điện áp trên vật liệu. Hiệu ứng này là tạm thời bây giờ giả sử nhiệt độ không đổi ở giá trị mới của nó. Điện áp nhiệt điện trở thành không do dòng điện rò rỉ. Vì vậy, trong cùng giới hạn nhiệt độ này, các điện tích phát sinh do tác dụng của quá trình đốt nóng hoặc làm lạnh là bằng nhau và ngược dấu.

Vật liệu nhiệt điện thể hiện sự phân cực tự phát là sự phân cực khi không có điện trường, điều này không thể thay đổi hoặc đảo ngược khi áp dụng điện trường mà nó thực hiện trong vật liệu sắt điện. Do đó tất cả các vật liệu điện pyro cũng là chất áp điện. Vật liệu áp điện có một loại tinh thể áp điện nhất định không cho phép nhiệt điện. Do đó hiệu ứng nhiệt điện diễn ra dưới 1070 độ F nhiệt độ curie , vì vậy khi vật liệu được nung nóng trên nhiệt độ curie 1070 độ F, các nguyên tử trở lại vị trí cân bằng của chúng. Vì vậy, hiệu ứng điện cực được coi là một nghịch đảo vật lý của hiệu ứng nhiệt điện.

Danh sách các vật liệu nhiệt điện

Một số vật liệu nhiệt điện được liệt kê dưới đây

• Tourmaline
• gali nitride
• xêzi nitrat (CsNO3)
• polyvinyl florua
• dẫn xuất của phenyl pyridin
• coban phthalocyanin
• Liti tantali (LiTaO3).

So sánh giữa Điện Pyro và Điện Nhiệt

Hiệu ứng điện cực là hiện tượng vật liệu thể hiện sự thay đổi nhiệt độ thuận nghịch trên điện trường tác dụng. Do đó nhiệt điện khác với nhiệt điện. Tinh thể Pyro thay đổi nhiệt độ từ độ này sang độ khác dẫn đến một điện áp tạm thời trên tinh thể.

Trong khi trong trường hợp của nhiệt điện hai đầu thiết bị chịu hai nhiệt độ khác nhau sinh ra hiệu điện thế cố định trong thiết bị dẫn đến có sự chênh lệch nhiệt độ.

Sự khác biệt giữa vật liệu áp điện, nhiệt điện và sắt thép

Sau đây là sự khác biệt giữa các vật liệu áp điện, nhiệt điện và sắt điện

Phân tích toán học của vật liệu nhiệt điện

Một mảnh mỏng của vật liệu nhiệt điện là một điện cực và được nối với một bộ khuếch đại có trở kháng cao, bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET) như hình bên dưới. Gọi nó là dòng nhiệt điện tạo ra hiệu điện thế V trên điện cảm Ye. Một điện áp bộ khuếch đại của sự thống nhất đạt được các cặp nguồn trở kháng cao của dòng điện với trở kháng đầu vào thấp theo sau mạch. Nếu p ’là thành phần của hệ số nhiệt điện thì p trực giao với bề mặt điện cực của diện tích A. Dòng điện tạo ra không phụ thuộc vào bề dày vì dòng điện liên kết với điện tích bề mặt không liên kết.

toán-phân tích-của-pyro-điện-vật liệu

Ở đâu,

Sạc điện Q = p ’A Δ T …… .. 1

Dòng nhiệt điện ip = Ap’dT / dt …… .. 2

Điện áp nhiệt điện V = i / УE ……… 3

Nơi thừa nhận điện УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4

Shunt và độ dẫn mẫu GA, GE

Shunt và điện dung mẫu CA, CE

Điện dung tương đương của chất điện môi là 100 = € σa / Tới ...... 5

Năng lượng được lưu trữ E = ½ p2 € σAhΔT2 …… .6

d = độ dày vật liệu € σ = hằng số cho phép tại ứng suất, A = Diện tích bảo vệ, p ’= thành phần của hệ số nhiệt điện p.

Nếu đặt một điện trường E lên một vật liệu, tổng độ dịch chuyển của điện môi d là điện tích trên một đơn vị diện tích của tấm, trên cả hai mặt của vật liệu nhiệt điện là,

d = E s + € E ………. 7

trong đó € là điện suất cho phép của chân không và Es là sự phân cực tự phát của mật độ thể tích của mômen lưỡng cực điện .

Ảnh hưởng của hệ số nhiệt điện với nhiệt độ

Từ phân tích trên, hệ số nhiệt điện có ảnh hưởng của nhiệt độ

• Hệ số nhiệt điện tăng khi nhiệt độ tăng
• Nó phụ thuộc vào thứ tự chuyển pha và lớn hơn đối với chuyển tiếp bậc hai
• Tc là nhiệt độ curie tại đó chất nhiệt điện tăng lên.

Ưu điểm Vật liệu nhiệt điện

Ưu điểm của vật liệu nhiệt điện là

• Không gây ô nhiễm
• Chi phí bảo trì ít hơn
• Đáp ứng tần số rất cao

Nhược điểm Vật liệu nhiệt điện

Nhược điểm của vật liệu nhiệt điện là

• Yêu cầu cao trở kháng cáp
• Chuyển động tĩnh không thể đo được dễ dàng.

Các ứng dụng

Các ứng dụng của vật liệu nhiệt điện là

• Máy dò chuyển động dựa trên PIR
• Đo bức xạ
• Bộ chuyển đổi nhiệt điện năng lượng mặt trời
• Phát hiện và bảo vệ động vật hoang dã
• Nhiệt kế từ xa PIR
• Đầu báo cháy
• Chẩn đoán bằng laser.

Câu hỏi thường gặp

1). Tinh thể nhiệt điện là gì?

Tinh thể nhiệt điện là vật liệu tạo ra điện khi nhiệt độ của tinh thể tăng lên.

2). Có phải tất cả sắt điện tử Piezo đều là điện không?

Có, tất cả các chất điện tử Piezo điện nhưng không phải tất cả các chất điện tử đều là chất sắt điện.

3). Thạch anh có phải là chất nhiệt điện không?

Có, thạch anh là một tinh thể nhiệt điện.

4). Cảm biến pyro là gì?

Cảm biến pyro còn được gọi là máy dò nhiệt hoặc máy dò nhiệt. Trường hợp nếu có một sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ, điện tích được phát triển trên bề mặt của tinh thể đó là dòng điện cần thiết.

5). Tinh thể có thể lưu trữ dữ liệu không?

Có, tinh thể có thể lưu trữ dữ liệu.

6). Nền nhiệt có ảnh hưởng đến hiệu ứng nhiệt điện không?

Không, nền nhiệt không ảnh hưởng đến hiệu ứng nhiệt điện.

Do đó, nhiệt điện là một thuộc tính của một số tinh thể thể hiện sự phân cực, nơi một phản ứng điện được tạo ra với sự thay đổi nhiệt độ. Hiệu ứng nhiệt điện xảy ra dưới nhiệt độ 1070 độ F là nhiệt độ curie. Họ yêu cầu cáp trở kháng cao cho hoạt động của nó, cung cấp đáp ứng tần số tốt. Đây là một câu hỏi cho bạn, chức năng của vật liệu nhiệt điện là gì?