Pyroelektrizität

Pyroelektrizität ist die Eigenschaft bestimmter Materialien, die eine elektrische Polarisation Pi aufweisen, wenn eine Temperaturvariation δΘ gleichmäßig angewendet wird:

Pi = piT δΘ

wobei piT der pyroelektrische Koeffizient bei konstanter Belastung ist. Pyroelektrische Kristalle haben tatsächlich eine spontane Polarisation, aber der pyroelektrische Effekt kann nur während einer Temperaturänderung beobachtet werden. Wenn die Polarisation durch Anlegen eines elektrischen Feldes umgekehrt werden kann, ist der Kristall ferroelektrisch.

Wenn der Kristall ebenfalls piezoelektrisch ist, ist die Polarisation aufgrund einer angelegten Temperaturvariation auch teilweise auf den piezoelektrischen Effekt zurückzuführen. Der Koeffizient, der den reinen pyroelektrischen Effekt beschreibt, ist der pyroelektrische Koeffizient bei konstanter Dehnung, piS. Die beiden Koeffizienten sind verwandt durch:

piT = cijkldklnajn + piS

wobei die cijkl die elastischen Steifigkeiten, die dkln die piezoelektrischen Koeffizienten und die ajn die linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten sind.

Der umgekehrte Effekt ist der elektrokalorische Effekt. Wenn ein pyroelektrischer Kristall einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, erfährt er eine Änderung der Entropie Δσ:

Δσ = pi Ei

und gibt eine Wärmemenge ab oder absorbiert sie, die durch Θ V Δσ gegeben ist, wobei Θ die Temperatur der Probe und V ihr Volumen ist.