ПІЧ-давач з термобатареєю
Всі ненагріті частини термопар підтримуються при фіксованій низькій температурі
Всі нагріті частини мають температуру, яку потрібно фіксувати
Ненагріті частини розміщені на великому
об’ємі (рамці) із великою теплоємністю, тому
їх температура не змінюється сильно чи швидко
Натомість, нагрівані частини приєднані до
поглинача, який має малий об’єм та малу
теплоємність
ПІЧ-давач з
термобатареєю
Рамка може бути штучно охолоджена (або
може бути використаний теплообмінник),
або ж можна використати додатковий давач на рамці для того, щоб фіксувати реальну різницю температур
В більшості таких пристроїв
використовують полісилікон та алюміній:
Кремній має дуже високий термоелектричний
коефецієнт
Він сумісний з іншими компонентами пристрою
Відповідний коефіцієн алюмінія малий, крім цього, його легко розміщувати на кремнії
Піроелектричні давачі
Піроелектричний ефект: електричний заряд, генерований у відповідь на потік
теплоти через кристал (пасивний давач)
Заряд пропорційний зміні температури
Давачі теплового потоку
Піроелектричні давачі корисні при вимірюванні
змін у випромінюванні
Звичайно використовуються при фіксації руху
Піроелектричні давачі
Піроелектрика була відкрита у 18му сторіччі в кристалах турмаліну
В кінці 19го сторіччя, піроелектричні давачі
робили зі сегнетової солі
Тепер використовують багато матеріалів:
BaTiO3
PbTiO3
PbZrO3
Полівінил флуорид
Полівіниделін флуорид
Багато інших
Піроелектричні давачі – теорія
Коли піроелектричний матеріал |
|
|
піддається зміні температури T, |
Q = PQA T |
|
заряд Q генерується як: |
||
A – площа давача |
|
|
PQ – піроелектричний коефіцієнт |
|
dPs |
заряду: |
PQ = |
|
P – спонтанна поляризація |
dT |
|
s |
|
|
матеріалу (властивість матеріалу, |
|
|
пов’язана з діелектричною проникністю)
Піроелектричні давачі – теорія
Різниця потенціалів V виникає
вдавачі:
h – товщина кристалу
PV – піроелектричний коефіцієнт:
E – електричне поле в давачі
коефіцієнти, (Pv i Pq)
співвідносяться так:
V = PVh T
PV = dEdT
PQ = dPs = 0 r
PV dE
Піроелектричні давачі – теорія
За визначенням, ємність |
C = |
Q |
= |
A |
||||||
давача: |
|
|
V |
|
0 |
r |
h |
|
||
Або: |
V = P |
0 r T |
||||||||
Зміна напруги пропорційна зміні |
|
|
|
Q |
h |
|
||||
Сильно залежить від діел.
проникності
Тонкі давачі створюють більші ємності
Піроелектричні матеріали
Table 4.9. Pyroelectric materials ans some of their properties.
Material |
PQ [C/m2K] |
PV [V/mK] |
r |
Curie Temp. |
|
|
|
|
|
|
[ C] |
|
|
TGS |
3.5x10 |
1.3x106 |
30 |
49 |
|
|
(single crystal) |
|
|
|
|
|
|
LiTaO 3 |
2.0x10 |
0.5x106 |
45 |
618 |
|
|
(single crystal) |
|
|
|
|
|
|
BaTiO 3 |
4.0x10 |
0.05x106 |
1000 |
120 |
|
|
(Ceramic) |
|
|
|
|
|
|
PZT |
4.2x10 |
0.03x106 |
1600 |
340 |
|
|
(Ceramic) |
|
|
|
|
|
|
PVDF |
0.4x10 |
0.4x106 |
12 |
205 |
|
|
(polymer) |
|
|
|
|
|
|
PbTiO 3 |
2.3x10 |
0.13x106 |
200 |
470 |
|
|
(polycrystalline) |
|
|
|
|
|
|
TGS = TriGlycine Sulfate
PZT = Pb(Zr,Ti)O3
Піроелектричні давачі - структура
Скаладається з тонкого кристалу
піроелектричного матеріалу між
двома електродами
Деякі давачі використовують
подвійний елемент
Другий елемент може застосовуватися для компенсації другорядних ефектів
типу вібрацій чи різких змін температури
Елементи з’єднані послідовно чи паралельно
