Ključna razlika između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika je u tome što je piezoelektrični učinak stvaranje površinskog naboja kao odgovor na primjenu vanjskog stresa na materijal, ali piroelektrični učinak je promjena u spontanoj polarizaciji materijala kao odgovor na promjenu temperature. Dok je feroelektrični učinak promjena površinskog naboja kao odgovor na promjenu spontane polarizacije.
Pijezoelektrik, piroelektrik i feroelektrik tri su pojma koja koristimo za opisivanje električnih svojstava čvrstih materijala. Ova tri efekta razlikuju se jedan od drugog prema odgovorima koje prikazuju na temelju promjena napravljenih u njihovim drugim svojstvima.
Što je piezoelektrični?
Pijezoelektričnost se odnosi na svojstvo određenih čvrstih materijala gdje ti 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 potječe iz grčkog, gdje piezin znači stiskanje ili prešanje, a elektron znači jantar (rani izvor električnog naboja). Ovo se svojstvo naziva piezoelektričnost, a materijali koji pokazuju to svojstvo uključuju kristale, određenu keramiku i biološku tvar kao što su kosti, DNK i razni proteini.
Tipično, piezoelektrični učinak može dovesti do linearne elektromehaničke interakcije između mehaničkih i električnih stanja u kristalnim materijalima koji nemaju inverzijsku simetriju. Štoviše, ovaj je učinak reverzibilan jer materijali koji mogu pokazati piezoelektrični učinak također mogu pokazati obrnuti učinak (to je stvaranje mehaničkog naprezanja koje dolazi od primijenjenog električnog polja).
Slika 01: Generiranje napona pomoću piezoelektričnog diska nakon deformacije
Priroda piezoelektričnog učinka vrlo je slična onoj električnog dipolnog momenta u čvrstim tijelima. Lako možemo izračunati gustoću dipola ili polarizaciju zbrajanjem dipolnih momenata po volumenu kristalografske jedinične ćelije. Obično se susjedni dipoli nastoje poravnati u regijama nazvanim Weissove domene. Ovaj proces poravnanja naziva se poliranje gdje se snažno električno polje primjenjuje preko materijala na povišenim temperaturama. Međutim, svi piezoelektrični materijali ne mogu biti polirani.
Što je piroelektrika?
Piroelektrični znači da svojstvo određenih kristala ima veliko električno polje zbog prirodne električne polarizacije. Drugim riječima, to je sposobnost određenih krutih tvari da generiraju privremeni napon nakon zagrijavanja ili hlađenja. Ovaj izraz potječe iz grčkog značenja; pyr znači "vatra" i "elektricitet". Promjene temperaturnih uvjeta mogu neznatno modificirati položaje atoma unutar kristalne strukture i mijenjaju polarizaciju materijala. Ova promjena polarizacije može dovesti do napona na kristalu. Međutim, piezoelektrično polje koje se jednom stvori polako nestaje zbog struje curenja. Do ovog curenja dolazi zbog kretanja elektrona kroz kristal, kretanja iona kroz zrak i struje koja curi kroz voltmetar koji je pričvršćen preko kristala.
Slika 02: Piroelektrični senzor
Piroelektrični učinak javlja se zbog stanja električne i toplinske energije koja ne proizvode vrijednost 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 mekani materijali koji su napravljeni upotrebom elektreta.
Što je feroelektrik?
Feroelektrik 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. Pojam feroelektrik dolazi od feromagnetizma, koji je otkriven prije otkrića feroelektriciteta.
Ova vrsta materijala korisna je u izradi kondenzatora zbog svoje nelinearne prirode. Tipično, ovi kondenzatori sadrže par elektroda koje spajaju sloj feroelektričnog materijala. Štoviše, spontana polarizacija feroelektričnih materijala podrazumijeva učinak histereze gdje ga možemo koristiti u funkciji pamćenja. Osim toga, feroelektrični kondenzatori korisni su u izradi feroelektričnog RAM-a.
Koja je razlika između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika?
Pojmovi piezoelektrični, piroelektrični i feroelektrični učinak odnose se na električna svojstva čvrstih materijala. Ključna razlika između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika je u tome što je piezoelektrični učinak stvaranje površinskog naboja kao odgovor na primjenu vanjskog naprezanja na materijal. U međuvremenu, piroelektrični učinak je promjena u spontanoj polarizaciji materijala kao odgovor na promjenu temperature. Dok je feroelektrični učinak promjena u spontanoj polarizaciji koja rezultira promjenom površinskog naboja.
Sljedeća infografika predstavlja razlike između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika u obliku tablice za usporedbu.
Sažetak – piezoelektrični vs piroelektrični vs feroelektrični
Pijezoelektrični učinak je stvaranje površinskog naboja kao odgovor na primjenu vanjskog naprezanja na materijal, dok je piroelektrični učinak promjena u spontanoj polarizaciji materijala kao odgovor na promjenu temperature. Feroelektrični učinak je promjena površinskog naboja kao odgovor na promjenu spontane polarizacije. Dakle, ovo je ključna razlika između piezoelektričnog piroelektrika i feroelektrika.
