熱釋電效應原理
當一些晶體受熱時,在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷,這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象被稱為熱釋電效應。
凡是有自發(fā)極化的晶體,其表面均會出現(xiàn)面束縛電荷。而這些面束縛電荷平時被晶體內部的自由電子和空氣中附著在晶體表面的自由電荷所中和,其白發(fā)極化電矩不能表現(xiàn)出來,因此在常態(tài)下呈中性。
如果交變的輻射通過光敏元照射在極化晶體上,則品體的溫度就會變化,晶體結構中的止負電荷重心相對移位,自發(fā)極化發(fā)生變化,晶體表面就會產(chǎn)生電荷耗盡,電荷耗盡的狀況正比丁-極化程度。即:晶片的白發(fā)極化強度以及由此引起的面束縛電荷的密度均以同樣頻率發(fā)生周期性變化。如果面束縛電荷變化較快,自由電荷米不及中和,在垂直。装l(fā)極化久餐的兩個端面間就會出現(xiàn)交變的端電壓。
圖1表示了熱釋電效應形成的原理。
熱釋電效應材料
能產(chǎn)生熱釋電效應的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件,常川的熱釋電材料有單品、樂電陶瓷及高分子薄膜等種類。
單晶熱釋電晶體的熱釋電系數(shù)高,介質損耗小,性能最好的熱釋電傳感器至今人多選川單品制作,如TGS、LATGS、LiTa03等。
壓電陶瓷熱釋電晶體成本較低,響應較慢。如入侵報警州PZT陶瓷傳感器:I:作頻率為0.
熱釋電電流的輸出
熱釋電傳感器利用的止是熱釋電效應,是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成,元件兩個表面做成電極而構成響應元。當傳感器監(jiān)測范圍內溫度有△T的變化時,因熱釋電效應會在兩個電極上產(chǎn)生電荷AQ,即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓AV。
由于它的輸出阻抗極高,所以傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換。熱釋電效應所產(chǎn)生的電荷△O會跟空氣中的離子結合而消失,當環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時,AT=O,傳感器無輸出。
與所有熱傳感器一樣,熱釋電傳感器的動作原理可以用3個過程來描述:由輻射轉化為熱的吸收過程:由熱轉化為溫度的加熱過程:由溫度轉化電的測溫過程。加熱過程與熱敏電阻、熱電偶是類似的。
根據(jù)熱平衡方程,對周期變化的紅外輻射響應元溫升為