课件：材料性能学第章概要.ppt

* 9.6.2 热释电效应本质及表征 热释电效应的本质 具有热释电效应的晶体一定是具有自发极化(固有极化)的晶体，并且在结构上具有极轴。 极轴是指晶体中唯一的轴，在该轴两端往往具有不同性质，且采用对称操作不能与其他晶体重合的方向。 具有对称中心的晶体不可能有热释电性，这与压电体对结构的要求一致。 但具有压电性的晶体不一定具有热释电性，这与两者产生条件的不同有关。 * 图9-24 α石英不产生热释电效应示意图 (a)加热前 (b)加热后 压电效应是由机械力引起正、负电荷中心相对位移，并且在不同方向上位移大小是不相等的，因而出现净电偶极矩。 温度变化时，晶体受热膨胀在各个方向同时发生，且在对称方向上必有相等的膨胀系数。也即，在这些方向上引起的正、负电荷中心的相对位移也是相等的。因而，正、负电荷中心重合的现状并没有因温度变化而改变，所以没有热释电性。 * 热释电效应的表征 表征材料热释电性能的主要参数是热释电常数p，其定义为单位温度变化引起的自发极化强度的变化量 式中，Ps为自发极化强度。 根据上式，热释电效应也可以解释为材料受到热辐射后，晶体自发极化强度随温度变化的现象，因此其表面电荷也发生变化。 * 介电性、压电性、热释电性、铁电性的关系 介电体、铁电体、压电体和热释电体之间互有联系和区别。表9-5列出了它们存在的宏观条件。 表9-5 各种介电体存在的宏观条件 * 图9-25 各种介电体之间的相互关系 图9-25所示为不同介电体之间的相互嵌套关系。 铁电体一定是热释电体、压电体和介电体。 热释电体一定是压电体和介电体，反之，介电体只有一部分是压电体，压电体中只有一部分是热释电体。同样，热释电体也只有一部分是铁电体。 * 9.6.3 热释电效应的应用 热释电材料对温度的敏感性已被用来测量微小温度变化。 热释电红外探测器：用于非接触式温度测量、红外光谱测量、激光参数测量、红外摄像与空间技术等。 热释电摄像管：用于安全防护与监视、医学热成像、监视热污染。 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 * * * * * 9.3.1 热电效应及本质 赛贝克效应 当两种不同导体(或半导体)A和B联成闭合回路，且两接头处温度不相同时，则回路中将产生电流和相应的电动势(热电势)，这种现象成赛贝克效应。 热电势E和两接头处的温度成正比，即 图9-17 赛贝克效应示意图 SAB为相对赛贝克(热电势)系数，其方向规定：在冷端其电流从A流向B，则SAB为正，EAB为正。SAB具有加和性 * 产生原因：两个不同导体在接触处会产生接触电势。由于两种金属的电子逸出功及电子浓度不同，相互接触时在界面处发生再分配，并建立起一个静电势，称为接触电势 图9-18 接触电势示意图 * 当两金属头尾相接时，若两个接触点温度不同(T1≠T2)，则在两接触点的接触电位也不相同，即V12(T1)≠V12(T2)，这样在回路中就会产生热电势 上式表明，回路热电势与两金属的有效电子密度和两接触端的温差有关。 * 帕尔帖效应 当两种不同导体(或半导体)材料组成回路并有电流在回路中通过时，将使其中一接头处放热，另一接头处吸热，电流方向相反时，则吸、放热接头互换，此即帕尔帖效应。 图9-19 帕尔帖效应示意图 接头处吸收(或放出)的热量称为帕尔帖热QP PAB为相对帕尔帖系数，也具有加和性。 * 图9-20 帕尔帖效应的解释 在两金属接头处有接触电位差V12，设其方向都是由金属1指向金属2。 在A处，电流从2流向1，即电子从1流向2，这时接触电位差的电场将阻碍形成电流的这种电子流动，电子要反抗电场力做功eV12，其动能减小。减速的电子与金属原子碰撞，又从金属原子取得动能，从而使该处温度降低，须从外界吸收热量。 在B处，接触电位差的电场则使电子加速，电子越过时动能将增加eV12，被加速的电子与接头附近的原子碰撞，把获得的动能传给金属原子，从而使该处温度升高，释放出热量。 * 汤姆逊效应 在具有温度梯度(因而具有热流)的一根均匀导体中通以电流时，会产生吸热或放热现象，当电流与热流方向一致时，产生放热效应；不一致则产生吸热效应，此即汤姆逊效应。 汤姆逊热QT * 图9-21 汤姆逊效应示意图 (a)无外加电流 (b)I从高温端流向低温端 (c)I从低温端流向高温端 当某一金属存在温度梯度时，由于高温端(T1)自由电子平均速度大于低温端(T2)，所以由T1端向T2端扩散的电子比反向扩散的电子要多，使得T1、T2端分别出现正、负净电荷，形成由T1指向T2的温差电位V(T1，T2)。