ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง piezoelectric pyroelectric และ ferroelectric คือ piezoelectric effect คือการสร้างประจุที่พื้นผิวเพื่อตอบสนองต่อการใช้ความเครียดภายนอกกับวัสดุ แต่ผล pyroelectric คือการเปลี่ยนแปลงโพลาไรซ์ที่เกิดขึ้นเองของ a วัสดุตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ในขณะที่ผลกระทบของเฟอร์โรอิเล็กทริกคือการเปลี่ยนแปลงของประจุที่พื้นผิวเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโพลาไรซ์ที่เกิดขึ้นเอง
Piezoelectric, pyroelectric และ ferroelectric เป็นคำสามคำที่เราใช้เพื่ออธิบายคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุที่เป็นของแข็ง เอฟเฟกต์ทั้งสามนี้แตกต่างกันตามการตอบสนองที่แสดงตามการเปลี่ยนแปลงที่ทำในคุณสมบัติอื่นๆ
Piezoelectric คืออะไร
Piezoelectric หมายถึงคุณสมบัติของวัสดุที่เป็นของแข็งบางชนิด ซึ่งวัสดุเหล่านี้สามารถสะสมประจุไฟฟ้าได้เมื่อใช้ความเค้นเชิงกล กล่าวอีกนัยหนึ่งหมายถึงไฟฟ้าที่เกิดจากแรงดันและความร้อนแฝง คำนี้มาจากภาษากรีก โดยที่ piezin หมายถึงการบีบหรือกด และ elektron หมายถึงสีเหลืองอำพัน (แหล่งกำเนิดประจุไฟฟ้าในยุคแรก) คุณสมบัตินี้มีชื่อว่า piezoelectricity และวัสดุที่แสดงคุณสมบัตินี้ ได้แก่ คริสตัล เซรามิกบางชนิด และสสารทางชีวภาพ เช่น กระดูก ดีเอ็นเอ และโปรตีนต่างๆ
โดยปกติ เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกสามารถนำไปสู่ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเชิงเส้นระหว่างสถานะทางกลและทางไฟฟ้าในวัสดุผลึกที่ไม่มีความสมมาตรผกผัน นอกจากนี้ เอฟเฟกต์นี้สามารถย้อนกลับได้ เนื่องจากวัสดุที่สามารถแสดงผลเพียโซอิเล็กทริกยังสามารถแสดงผลย้อนกลับได้ (เป็นการสร้างความเครียดทางกลที่มาจากสนามไฟฟ้าที่ใช้)
รูปที่ 01: การสร้างแรงดันไฟฟ้าโดยดิสก์ Piezoelectric เมื่อมีการเปลี่ยนรูป
ธรรมชาติของเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกนั้นใกล้เคียงกับโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าในของแข็ง เราสามารถคำนวณความหนาแน่นของไดโพลหรือโพลาไรซ์ได้อย่างง่ายดายโดยสรุปโมเมนต์ไดโพลต่อปริมาตรของเซลล์หน่วยผลึก โดยปกติ ไดโพลที่อยู่ใกล้เคียงมักจะเรียงตัวกันในบริเวณที่เรียกว่าโดเมนไวส์ กระบวนการจัดตำแหน่งนี้มีชื่อว่า poling ซึ่งสนามไฟฟ้าแรงสูงถูกนำไปใช้กับวัสดุที่อุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม วัสดุเพียโซอิเล็กทริกทั้งหมดไม่สามารถโพลได้
ไพโรอิเล็กทริกคืออะไร
Pyroelectric หมายความว่าคุณสมบัติของผลึกบางชนิดมีสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่เนื่องจากการโพลาไรซ์ทางไฟฟ้าตามธรรมชาติกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือความสามารถของของแข็งบางชนิดในการสร้างแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวเมื่อได้รับความร้อนหรือความเย็น คำนี้มีต้นกำเนิดมาจากความหมายในภาษากรีก pyr หมายถึง "ไฟ" และ "ไฟฟ้า" การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสามารถปรับเปลี่ยนตำแหน่งของอะตอมภายในโครงสร้างผลึกได้เล็กน้อย และจะเปลี่ยนขั้วของวัสดุ การเปลี่ยนแปลงของโพลาไรซ์นี้สามารถทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าข้ามคริสตัลได้ อย่างไรก็ตาม สนามเพียโซอิเล็กทริกที่เคยสร้างขึ้นจะค่อยๆ หายไปเนื่องจากกระแสไฟรั่ว การรั่วไหลนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนผ่านคริสตัล การเคลื่อนที่ของไอออนในอากาศ และกระแสรั่วไหลผ่านโวลต์มิเตอร์ที่ติดอยู่กับคริสตัล
รูปที่ 02: A Pyroelectric Sensor
ผลไพโรอิเล็กทริกเกิดขึ้นเนื่องจากสถานะไฟฟ้าและพลังงานความร้อนที่ไม่สร้างค่าพลังงานจลน์ในทางตรงกันข้าม piezoelectric effect เกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานจลน์และพลังงานไฟฟ้าที่ไม่ก่อให้เกิดความร้อน วัสดุไพโรอิเล็กทริกนั้นแข็งและเป็นผลึก แต่อาจมีวัสดุที่อ่อนนุ่มเช่นกันที่ทำโดยใช้อิเล็กเตรต
เฟอโรอิเล็กทริกคืออะไร
Ferroelectric หมายถึงคุณสมบัติของวัสดุบางชนิดที่มีโพลาไรซ์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองซึ่งสามารถย้อนกลับได้โดยใช้สนามไฟฟ้าภายนอก โดยปกติแล้ว วัสดุที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริกทั้งหมดจะเป็นแบบไพโรอิเล็กทริก แต่มีคุณสมบัติเพิ่มเติมของโพลาไรซ์ไฟฟ้าตามธรรมชาติแบบย้อนกลับได้ คำว่าเฟอร์โรอิเล็กทริกมาจากคำว่าเฟอร์โรแมกเนติก ซึ่งถูกค้นพบก่อนการค้นพบเฟอร์โรอิเล็กทริก
วัสดุประเภทนี้มีประโยชน์ในการทำตัวเก็บประจุเนื่องจากมีลักษณะไม่เป็นเชิงเส้น โดยปกติ ตัวเก็บประจุเหล่านี้ประกอบด้วยอิเล็กโทรดหนึ่งคู่ที่ประกบชั้นของวัสดุที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก นอกจากนี้ โพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเองของวัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกยังบ่งบอกถึงเอฟเฟกต์ฮิสเทรีซิสที่เราสามารถนำมาใช้ในฟังก์ชันหน่วยความจำได้นอกจากนี้ ตัวเก็บประจุแบบเฟอร์โรอิเล็กทริกยังมีประโยชน์ในการสร้าง RAM แบบเฟอร์โรอิเล็กทริก
ความแตกต่างระหว่าง Piezoelectric Pyroelectric และ Ferroelectric คืออะไร
คำว่า piezoelectric, pyroelectric และ ferroelectric effect หมายถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุที่เป็นของแข็ง ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างไพโซอิเล็กทริกไพโรอิเล็กทริกและเฟอร์โรอิเล็กทริกก็คือเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกคือการสร้างประจุที่พื้นผิวเพื่อตอบสนองต่อการประยุกต์ใช้ความเค้นภายนอกกับวัสดุ ในขณะเดียวกัน ผลกระทบของไพโรอิเล็กทริกคือการเปลี่ยนแปลงของโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเองของวัสดุเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ในขณะที่ผลกระทบของเฟอร์โรอิเล็กทริกคือการเปลี่ยนแปลงของโพลาไรซ์ที่เกิดขึ้นเองซึ่งส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในประจุที่พื้นผิว
อินโฟกราฟิกต่อไปนี้แสดงความแตกต่างระหว่างไพโซอิเล็กทริกไพโรอิเล็กทริกและเฟอโรอิเล็กทริกในรูปแบบตารางสำหรับการเปรียบเทียบแบบเคียงข้างกัน
สรุป – เพียโซอิเล็กทริก vs ไพโรอิเล็กทริก vs เฟอร์โรอิเล็กทริก
เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกคือการสร้างประจุที่พื้นผิวเพื่อตอบสนองต่อการใช้ความเครียดจากภายนอกกับวัสดุ ในขณะที่เอฟเฟกต์ไพโรอิเล็กทริกคือการเปลี่ยนแปลงโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเองของวัสดุเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ผลกระทบของเฟอร์โรอิเล็กทริกคือการเปลี่ยนแปลงของประจุที่พื้นผิวเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโพลาไรซ์ที่เกิดขึ้นเอง ดังนั้น นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง piezoelectric pyroelectric และ ferroelectric
