పైరోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్ అంటే ఏమిటి: గణిత విశ్లేషణ & దాని అనువర్తనాలు

TO విద్యుద్వాహక పదార్థం ఒక విద్యుత్ అవాహకం, దీని ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఆపే సామర్థ్యం ఉంది. వాటిని సెంట్రో సిమెట్రిక్ మెటీరియల్స్ మరియు పైజోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్స్ గా వర్గీకరించారు పైజోఎలెక్ట్రిక్ పైరోఎలెక్ట్రిక్స్ మరియు పైరోఎలెక్ట్రిక్స్ అని వర్గీకరించబడింది, పైరో ఎలక్ట్రిక్స్‌ను ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ మరియు ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ అని వర్గీకరించారు. ఈ వ్యాసం పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాన్ని నిర్దేశిస్తుంది. దీనిని 20 వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో గ్రీకు శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నారు. పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ అనే పేరు గ్రీకు నుండి వచ్చింది, ఇక్కడ పైరో అంటే అగ్ని మరియు విద్యుత్. ఇది కొన్ని క్రిస్టల్ యొక్క సాధారణ ఆస్తి, ఇవి పెద్ద విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని పొందటానికి ధ్రువపరచబడతాయి. ఈ పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు ప్రకృతిలో మరియు స్ఫటికాకారంలో కఠినంగా ఉంటాయి.

పైరోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్ అంటే ఏమిటి?

పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ లేదా పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం అనేది ధ్రువ విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుత్ ప్రతిస్పందన. తిరిగి వచ్చే ఉష్ణోగ్రత మారితే అది అక్కడ నుండి అణువుల కదలికను తటస్థ స్థానం కలిగిస్తుంది, అందువల్ల పదార్థం యొక్క ధ్రువణత మారుతుంది, మేము పదార్థం అంతటా వోల్టేజ్‌ను గమనిస్తాము. ఈ ప్రభావం ఇప్పుడు తాత్కాలికమైనది, ఉష్ణోగ్రత దాని కొత్త విలువ వద్ద స్థిరంగా ఉంటుందని అనుకుందాం. లీకేజ్ కరెంట్ కారణంగా పైరోఎలెక్ట్రిక్ వోల్టేజ్ సున్నా అవుతుంది. కాబట్టి, ఇదే ఉష్ణోగ్రత పరిమితుల్లో, తాపన లేదా శీతలీకరణ ప్రభావంతో అభివృద్ధి చేయబడిన ఛార్జీలు సమానంగా మరియు విరుద్ధంగా ఉంటాయి.

పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు విద్యుత్ క్షేత్రం లేనప్పుడు ధ్రువణమయ్యే ఆకస్మిక ధ్రువణాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి, ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలలో విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేయడం ద్వారా దీనిని మార్చడం లేదా మార్చడం సాధ్యం కాదు. అందువల్ల అన్ని పైరో ఎలక్ట్రో పదార్థాలు కూడా పిజోఎలెక్ట్రిక్. పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు ఒక నిర్దిష్ట రకమైన పిజోఎలెక్ట్రిక్ క్రిస్టల్‌ను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి పైరోఎలెక్ట్రిసిటీని అనుమతించవు. అందువల్ల పైరోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం 1070-డిగ్రీల ఎఫ్ క్రింద జరుగుతుంది క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత , కాబట్టి పదార్థం క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత 1070-డిగ్రీ ఎఫ్ పైన వేడి చేసినప్పుడు అణువులు వాటి సమతౌల్య స్థానాలకు తిరిగి వస్తాయి. కాబట్టి, ఎలెక్ట్రోకలోరిక్ ప్రభావం పైరోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క భౌతిక విలోమంగా పరిగణించబడుతుంది.

పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల జాబితా

కొన్ని పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి

• టూర్మాలిన్
• గాలియం నైట్రైడ్
• సీసియం నైట్రేట్ (CsNO3)
• పాలీ వినైల్ ఫ్లోరైడ్లు
• ఫినైల్ పిరిడిన్ యొక్క ఉత్పన్నాలు
• కోబాల్ట్ థాలొసైనిన్
• లిథియం టాంటలైట్ (LiTaO3).

పైరో విద్యుత్ మరియు థర్మో విద్యుత్ మధ్య పోలిక

ఎలెక్ట్రోకలోరిక్ ప్రభావం అనేది అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రంలో రివర్సిబుల్ ఉష్ణోగ్రత మార్పును పదార్థం చూపించే దృగ్విషయం. అందువల్ల పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ థర్మోఎలెక్ట్రిసిటీకి భిన్నంగా ఉంటుంది. పైరో క్రిస్టల్ ఉష్ణోగ్రతను ఒక డిగ్రీ నుండి మరొక డిగ్రీకి మారుస్తుంది, ఫలితంగా క్రిస్టల్ అంతటా తాత్కాలిక వోల్టేజ్ వస్తుంది.

అయితే థర్మోఎలెక్ట్రిసిటీ పరికరం యొక్క రెండు చివరలు రెండు వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతలకు లోబడి ఉంటాయి, దీని ఫలితంగా పరికరంలో శాశ్వత వోల్టేజ్ ఏర్పడుతుంది, ఫలితంగా ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ఉంటుంది.

పైజోఎలెక్ట్రిక్, పైరోఎలెక్ట్రిక్ మరియు ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్స్ మధ్య వ్యత్యాసం

పైజోఎలెక్ట్రిక్, పైరోఎలెక్ట్రిక్ మరియు ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్స్ మధ్య తేడాలు క్రిందివి

పైరోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్ యొక్క గణిత విశ్లేషణ

పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం యొక్క పలుచని భాగం ఎలక్ట్రోడ్ మరియు అధిక ఇంపెడెన్స్ కలిగిన యాంప్లిఫైయర్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, a ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ (FET) క్రింద చూపిన విధంగా. ఇది విద్యుత్ ప్రవేశంలో వోల్టేజ్ V ను ఉత్పత్తి చేసే పైరోఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్. వోల్టేజ్ యాంప్లిఫైయర్ ఐక్యత లాభాల జంటలు సర్క్యూట్ తరువాత తక్కువ ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్కు కరెంట్ యొక్క అధిక ఇంపెడెన్స్ మూలాన్ని కలిగి ఉంటాయి. P ’పైరోఎలెక్ట్రిక్ గుణకం యొక్క ఒక భాగం అయితే ప్రాంతం యొక్క ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలానికి ఆర్తోగోనల్. ఉత్పత్తి చేయబడిన ప్రవాహం మందంతో స్వతంత్రంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ప్రస్తుతము అపరిమిత ఉపరితల ఛార్జ్‌తో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.

గణిత-విశ్లేషణ-యొక్క-పైరో-ఎలక్ట్రిక్-పదార్థం

ఎక్కడ,

ఆరోపణ Q = p ’A Δ T …… .. 1

పైరోఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ ip = Ap’dT / dt …… .. 2

పైరోఎలెక్ట్రిక్ వోల్టేజ్ V = i / УE ……… 3

ఎలక్ట్రికల్ అడ్మిటెన్స్ УE = GA + GE + jw CA + CE …… .4

షంట్ మరియు నమూనా ప్రవర్తన GA, GE

షంట్ మరియు నమూనా కెపాసిటెన్స్ CA, CE

విద్యుద్వాహకము యొక్క సమాన కెపాసిటెన్స్ 100 = € σa / తో ...... 5

నిల్వ శక్తి E = ½ p2 € hAhΔT2 …… .6

d = పదార్థ మందం stress stress = ఒత్తిడి వద్ద పర్మిటివిటీ స్థిరాంకం, A = రక్షణ ప్రాంతం, p ’= పైరోఎలెక్ట్రిక్ గుణకం యొక్క భాగం p.

ఒక పదార్థానికి విద్యుత్ క్షేత్రం E వర్తింపజేస్తే, పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం యొక్క రెండు వైపులా, ప్లేట్ యొక్క యూనిట్ ప్రాంతానికి ఛార్జ్ అయిన మొత్తం విద్యుద్వాహక స్థానభ్రంశం d,

d = E s + € E ………. 7

ఇక్కడ vac అనేది వాక్యూమ్ యొక్క పర్మిటివిటీ మరియు ఎస్ ఎలక్ట్రిక్ డైపోల్ క్షణం యొక్క వాల్యూమ్ సాంద్రత యొక్క ఆకస్మిక ధ్రువణత .

ఉష్ణోగ్రతతో పైరోఎలెక్ట్రిక్ గుణకం యొక్క ప్రభావం

పై విశ్లేషణ నుండి, పైరోఎలెక్ట్రిక్ గుణకం ఉష్ణోగ్రత ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది

• ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో పైరోఎలెక్ట్రిక్ గుణకం పెరుగుతుంది
• ఇది దశ పరివర్తన యొక్క క్రమం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు రెండవ-ఆర్డర్ పరివర్తనలకు పెద్దది
• టిసి అనేది క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత, ఇక్కడ పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం పెరుగుతుంది.

ప్రయోజనాలు పైరోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్స్

పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల యొక్క ప్రయోజనాలు

• కాలుష్యం లేనిది
Cost నిర్వహణ ఖర్చు తక్కువ
High చాలా అధిక-పౌన frequency పున్య ప్రతిస్పందన

ప్రతికూలతలు పైరోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్

పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల ప్రతికూలత

High అధిక అవసరం ఇంపెడెన్స్ కేబుల్
Mat స్థిరమైన కదలికలను సులభంగా కొలవలేము.

అప్లికేషన్స్

పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల అనువర్తనాలు

• పిఐఆర్ - బేస్డ్ మోషన్ డిటెక్టర్లు
• రేడియోమెట్రీ
• సౌర శక్తి పైరోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్
Wild వన్యప్రాణుల గుర్తింపు మరియు రక్షణ
• పిఐఆర్ రిమోట్-బేస్డ్ థర్మామీటర్
• ఫైర్ డిటెక్టర్
• లేజర్ విశ్లేషణ.

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

1). పైరోఎలెక్ట్రిక్ స్ఫటికాలు అంటే ఏమిటి?

పైరోఎలెక్ట్రిక్ స్ఫటికాలు క్రిస్టల్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసే పదార్థాలు.

2). అన్ని ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ పిజో ఎలక్ట్రిక్స్?

అవును, అన్ని ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ పిజో ఎలక్ట్రిక్స్ కానీ అన్ని పిజోఎలెక్ట్రిక్స్ ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ కాదు.

3). క్వార్ట్జ్ పైరోఎలెక్ట్రిక్?

అవును, క్వార్ట్జ్ పైరోఎలెక్ట్రిక్ క్రిస్టల్.

4). పైరో సెన్సార్ అంటే ఏమిటి?

పైరో సెన్సార్‌కు పైరో డిటెక్టర్ లేదా థర్మల్ డిటెక్టర్ అని కూడా పేరు పెట్టారు. ఉష్ణోగ్రత చార్జ్‌లో చిన్న మార్పు ఉంటే క్రిస్టల్ యొక్క ఉపరితలంపై అభివృద్ధి చెందుతుంది, ఇది అవసరమైన విద్యుత్ ప్రవాహం.

5). స్ఫటికాలు డేటాను నిల్వ చేయగలవా?

అవును, స్ఫటికాలు డేటాను నిల్వ చేయగలవు.

6). ఉష్ణ నేపథ్యం పైరోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని ప్రభావితం చేస్తుందా?

లేదు, ఉష్ణ నేపథ్యం పైరోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని ప్రభావితం చేయదు.

అందువలన, ది పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ ధ్రువణాన్ని ప్రదర్శించే కొన్ని క్రిస్టల్ యొక్క ఆస్తి, ఇక్కడ ఉష్ణోగ్రత మార్పుతో విద్యుత్ ప్రతిస్పందన ఉత్పత్తి అవుతుంది. పైరోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం 1070-డిగ్రీల ఎఫ్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, అది క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత. మంచి ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందనను అందించే దాని ఆపరేషన్ కోసం వారికి అధిక ఇంపెడెన్స్ కేబుల్ అవసరం. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, పైరోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం యొక్క పని ఏమిటి?