ההבדל העיקרי בין פירו-אלקטרי פיזואלקטרי לפרו-אלקטרי הוא שהאפקט הפיאזואלקטרי הוא יצירת מטען פני השטח בתגובה להפעלת מתח חיצוני על חומר, אך האפקט הפירו-אלקטרי הוא השינוי בקיטוב הספונטני של חומר בתגובה לשינוי בטמפרטורה. בעוד שהאפקט הפרו-אלקטרי הוא שינוי במטען פני השטח בתגובה לשינוי בקיטוב הספונטני.
Piezoelectric, pyroelectric ו-ferroelectric הם שלושה מונחים שבהם אנו משתמשים כדי לתאר את התכונות החשמליות של חומרים מוצקים. שלושת ההשפעות הללו שונות זו מזו בהתאם לתגובות שהן מציגות בהתבסס על השינויים שבוצעו במאפיינים האחרים שלהם.
מה זה פיזואלקטרי?
Piezoelectric מתייחס למאפיין של חומרים מוצקים מסוימים שבהם חומרים אלה יכולים לצבור את המטען החשמלי בעת הפעלת מתח מכני. במילים אחרות, זה מתייחס לחשמל הנובע מלחץ וחום סמוי. מקור המונח הזה מיוונית, שם piezin פירושו לחיצה או לחיצה ו-elektron פירושו ענבר (מקור מוקדם למטען חשמלי). תכונה זו נקראת פיזואלקטריות, והחומרים המציגים תכונה זו כוללים גבישים, קרמיקה מסויימת וחומרים ביולוגיים כגון עצמות, DNA וחלבונים שונים.
בדרך כלל, האפקט הפיאזואלקטרי יכול להוביל לאינטראקציה אלקטרו-מכאנית ליניארית בין המצבים המכאניים והחשמליים בחומרים גבישיים ללא סימטריית היפוך. יתרה מכך, אפקט זה הפיך מכיוון שחומרים שיכולים להראות אפקט פיזואלקטרי יכולים להפגין גם את ההיפך של ההשפעה (זהו יצירת מתח מכני שמגיע משדה חשמלי מופעל).
איור 01: יצירת מתח על ידי דיסק פיזואלקטרי בעת עיוות
אופי האפקט הפיאזואלקטרי דומה מאוד לזה של מומנט הדיפול החשמלי במוצקים. אנו יכולים לחשב בקלות את צפיפות הדיפול או הקיטוב על ידי סיכום מומנטי הדיפול לנפח של תא היחידה הקריסטלוגרפית. בדרך כלל, דיפולים שכנים נוטים להתיישר באזורים הנקראים תחומי וייס. תהליך יישור זה נקרא קוטב שבו מופעל שדה חשמלי חזק על פני החומרים בטמפרטורות גבוהות. עם זאת, לא ניתן למקם את כל החומרים הפיאזואלקטריים.
מה זה פירואלקטרי?
פירואלקטרי פירושו שלרכוש של גבישים מסוימים יש שדה חשמלי גדול עקב קיטוב חשמלי טבעי.במילים אחרות, זוהי היכולת של מוצקים מסוימים ליצור מתח זמני בעת חימום או קירור. מקור המונח הזה מהמשמעות היוונית; pyr פירושו "אש" ו"חשמל". שינויים בתנאי הטמפרטורה יכולים לשנות מעט את מיקומם של האטומים בתוך מבנה הגביש, וזה משנה את הקיטוב של החומר. שינוי זה בקיטוב יכול להוביל למתח על גבי הגביש. עם זאת, השדה הפיזואלקטרי שנבנה פעם אחת נעלם לאט בגלל זרם דליפה. דליפה זו מתרחשת עקב תנועת אלקטרונים דרך הגביש, תנועת יונים באוויר וזרם זרם דרך מד מתח המחובר על גבי הגביש.
איור 02: חיישן פירואלקטרי
אפקט פירואלקטרי מתרחש עקב מצבי אנרגיה חשמלית ותרמית שאינם מייצרים ערך אנרגיה קינטית.לעומת זאת, אפקט פיזואלקטרי מתרחש עקב אנרגיה קינטית ואנרגיה חשמלית שאינה מייצרת חום. חומרים פירואלקטריים הם קשים וגבישים. אבל יכולים להיות גם חומרים רכים המיוצרים באמצעות אלקטרטים.
מה זה Ferroelectric?
Ferroelectric מתייחס לתכונה של חומרים מסוימים בעלי קיטוב חשמלי ספונטני שניתן להפיך באמצעות יישום של שדות חשמליים חיצוניים. בדרך כלל, כל החומרים הפרו-אלקטריים הם פירואלקטריים, אך יש להם תכונה נוספת של קיטוב חשמלי טבעי הפיך. המונח פרו-אלקטרי מגיע מפרומגנטיות, שהתגלתה לפני גילוי הפרו-אלקטריות.
סוג זה של חומר שימושי בייצור קבלים בגלל האופי הלא ליניארי שלהם. בדרך כלל, קבלים אלה מכילים זוג אלקטרודות המשלבות שכבה של חומר פרו-אלקטרי. יתר על כן, הקיטוב הספונטני של חומרים פרו-אלקטריים מרמז על אפקט היסטרזה שבו אנו יכולים להשתמש בו בתפקוד הזיכרון.בנוסף, קבלים פרו-אלקטריים שימושיים בייצור RAM פרו-אלקטרי.
מה ההבדל בין פיוזואלקטרי לפירו-אלקטרי לפרו-אלקטרי?
המונחים פיזואלקטריים, פירואלקטריים ואפקט פרו-אלקטרי מתייחסים לתכונות החשמליות של חומרים מוצקים. ההבדל העיקרי בין פירו-אלקטרי פיזואלקטרי לפרו-אלקטרי הוא שהאפקט הפיאזואלקטרי הוא יצירת מטען פני השטח בתגובה להפעלת מתח חיצוני על חומר. בינתיים, האפקט הפירואלקטרי הוא השינוי בקיטוב הספונטני של חומר בתגובה לשינוי בטמפרטורה. בעוד שהאפקט הפרו-אלקטרי הוא השינוי בקיטוב הספונטני שגורם לשינוי במטען פני השטח.
האינפוגרפיקה הבאה מציגה את ההבדלים בין פירו-אלקטרי פיזואלקטרי לפרו-אלקטרי בצורה טבלה להשוואה זו לצד זו.
סיכום – פיזואלקטרי מול פירואלקטרי מול פרואלקטרי
האפקט הפיאזואלקטרי הוא יצירת מטען פני השטח בתגובה להפעלת מתח חיצוני על החומר, בעוד שהאפקט הפירואלקטרי הוא השינוי בקיטוב הספונטני של חומר בתגובה לשינוי בטמפרטורה. האפקט הפרו-אלקטרי הוא שינוי במטען פני השטח בתגובה לשינוי בקיטוב הספונטני. לפיכך, זהו ההבדל העיקרי בין פירואלקטרי פיזואלקטרי לפרו-אלקטרי.
