什么是热释电效应 原理

Question

如题所述

Answer 1

要搞懂“热释电效应”，我觉得，你必须有一定的压电陶瓷及固体物理等方面相关的基础。我先将其定义告知于你，如果还有问题，请提出来。

热释电效应 pyroelectric effect
由于温度的变化,热释电晶体和压电陶瓷等会出现结构上的电荷中心相对位移,使它们的自发极化强度发生变化,从而在它们的两端产生异号的束缚电荷,这种现象称为热释电效应。具有这种性质的材料称为热释电体。压电陶瓷属于热释电体。若不考虑温度的不均匀性,热释电体一般具有一级和二级热释电效应。其中二级热释电效应是由于温度变化引起材料形变,再由压电效应产生电荷的二级效应。一般情况下,若温度变化率相同,升降温过程中产生的热释电电荷大小相等,但符号相反。

对上述定义涉及相关名词进行解释：
1 极化 polarization
在电场作用下,电介质中束缚着的电荷发生位移或者极性按电场方向转动的现象,称为电介质的极化。
2 自发极化 spontaneous polarization
在没有外电场作用时,铁电晶体或铁电陶瓷中存在着由于电偶极子的有序排列而产生的极化,称为自发极化。在垂直于极化轴的表面上,单位面积的自发极化电荷量称为自发极化强度。它是一个矢量,用P表示,其单位为C/m2。
3 压电效应 piezoelectric effect
对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移,产生极化,从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在一定应力范围内,机械力与电荷呈线性可逆关系,这种现象称为压电效应或正压电效应。反之,如果把具有压电效应的介质置于外电场中,由于电场的作用会引起介质内部正负电荷中心位移,而这一位移又使介质发生形变。在一定电场强度范围内,电场强度与形变呈线性可逆关系,这种效应称为逆压电效应。

Answer 2

在某些绝缘物质中,由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。能实现热释电效应的物质被称为热电体。热电体物质有硫酸三甘肽（TGS）、铁电钛酸钡、电气石和蔗糖等。这一现象早在2300年前就被人们发现了，但对它的研究则始于18世纪。现在它成为固体物理中最活跃的研究领域之一。因为铁电体的热释电系数比一般热电体大得多，故成为应用广泛的热电体材料，除TGS及其衍生物外，铁电陶瓷（如PZT、PLZT等）成为易于通过组份改变控制性能、适于批量生产、价廉的实用型热电材料。
热释电效应在近10年被用于热释电红外探测器中，广泛地用于辐射和非接触式温度测量、红外光谱测量、激光参数测量、工业自动控制、空间技术、红外摄像中。我国利用ATGSAS晶体制成的红外摄像管已开始出口国外。其温度响应率达到4～5μA/℃，温度分辨率小于0.2℃，信号灵敏度高，图像清晰度和抗强光干扰能力也明显地提高，且滞后较小。此外，由于生物体中也存在热释电现象，故可预期热释电效应将在生物，乃至生命过程中有重要的应用。

Answer 3

热释电效应是指极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象，宏观上是温度的改变是在材料的两端出现电压或产生电流。