Diferencia entre piroeléctrico piezoeléctrico y ferroeléctrico

El Diferencia clave entre piroeléctrico piezoeléctrico y ferroeléctrico es que el efecto piezoeléctrico es la generación de una carga superficial en respuesta a la aplicación de estrés externo a un material, pero el efecto piroeléctrico es el cambio en la polarización espontánea de un material en respuesta a un cambio en la temperatura. Mientras que el efecto ferroeléctrico es un cambio en la carga superficial en respuesta al cambio en la polarización espontánea.

Los piezoeléctricos, piroeléctricos y ferroeléctricos son tres términos que utilizamos para describir las propiedades eléctricas de los materiales sólidos. Estos tres efectos son diferentes entre sí de acuerdo con las respuestas que muestran en función de los cambios realizados en sus otras propiedades.

CONTENIDO

1. Descripción general y diferencia de claves
2. ¿Qué es piezoeléctrico? 
3. ¿Qué es piroeléctrico? 
4. ¿Qué es ferroeléctrico? 
5. Piezoeléctrico vs piroeléctrico vs ferroeléctrico en forma tabular
6. Resumen

¿Qué es piezoeléctrico??

Piezoelectric se refiere a la propiedad de ciertos materiales sólidos donde estos materiales pueden acumular la carga eléctrica tras la aplicación de estrés mecánico. En otras palabras, se refiere a la electricidad resultante de la presión y el calor latente. Este término se origina en griego, donde piezina significa apretar o presionar y Elektron significa ámbar (una fuente temprana de carga eléctrica). Esta propiedad se llama piezoelectricidad, y los materiales que muestran esta propiedad incluyen cristales, ciertas cerámicas y materia biológica como huesos, ADN y varias proteínas.

Por lo general, el efecto piezoeléctrico puede conducir a la interacción electromecánica lineal entre los estados mecánicos y eléctricos en los materiales cristalinos que no tienen simetría de inversión. Además, este efecto es reversible ya que los materiales que pueden mostrar el efecto piezoeléctrico también pueden exhibir el reverso del efecto (es la generación de una tensión mecánica que proviene de un campo eléctrico aplicado).

Figura 01: Generación de un voltaje por un disco piezoeléctrico tras la deformación

La naturaleza del efecto piezoeléctrico es muy similar a la del momento dipolar eléctrico en sólidos. Podemos calcular fácilmente la densidad o polarización del dipolo sumando los momentos dipolo por volumen de la celda unitaria cristalográfica. Por lo general, los dipolos vecinos tienden a alinearse en regiones llamadas dominios Weiss. Este proceso de alineación se denomina poling donde se aplica un campo eléctrico fuerte a través de los materiales a temperaturas elevadas. Sin embargo, todos los materiales piezoeléctricos no se pueden polar.

¿Qué es piroeléctrico??

Piroeléctrico significa que la propiedad de ciertos cristales tiene un gran campo eléctrico debido a la polarización eléctrica natural. En otras palabras, es la capacidad de ciertos sólidos para generar un voltaje temporal al calentar o enfriar. Este término se origina en el significado griego; pyr significa "fuego" y "electricidad.Los cambios en las condiciones de temperatura pueden modificar ligeramente las posiciones de los átomos dentro de la estructura cristalina, y cambia la polarización del material. Este cambio en la polarización puede dar lugar a un voltaje a través del cristal. Sin embargo, el campo piezoeléctrico que una vez se desarrolla lentamente desaparece debido a la corriente de fuga. Esta fuga ocurre debido al movimiento de electrones a través del cristal, el movimiento de los iones a través del aire y la corriente que se filtra a través de un voltímetro que se une a través del cristal.

Figura 02: un sensor piroeléctrico

El efecto piroeléctrico ocurre debido a estados de energía eléctrica y térmica que no producen un valor de energía cinética. En contraste, el efecto piezoeléctrico ocurre debido a la energía cinética y la energía eléctrica que no produce calor. Los materiales piroeléctricos son duros y los cristales. Pero también puede haber algunos materiales blandos que se realizan mediante el uso de electrets.

¿Qué es ferroeléctrico??

Ferroelectric se refiere a la propiedad de ciertos materiales que tienen una polarización eléctrica espontánea que es reversible mediante la aplicación de campos eléctricos externos. Por lo general, todos los materiales ferroeléctricos son piroeléctricos, pero tiene una propiedad adicional de polarización eléctrica natural reversible. El término ferroeléctrico proviene del ferromagnetismo, que se descubrió antes del descubrimiento de ferroelectricidad.

Este tipo de material es útil para hacer condensadores debido a su naturaleza no lineal. Por lo general, estos condensadores contienen un par de electrodos que intercalan una capa de material ferroeléctrico. Además, la polarización espontánea de los materiales ferroeléctricos implica un efecto de histéresis en el que podemos usarla en la función de memoria. Además, los condensadores ferroeléctricos son útiles para fabricar carnero ferroeléctrico.

¿Cuál es la diferencia entre la piroeléctrica piezoeléctrica y la ferroeléctrica??

Los términos efectos piezoeléctricos, piroeléctricos y ferroeléctricos se refieren a las propiedades eléctricas de los materiales sólidos. La diferencia clave entre la piroeléctrica piezoeléctrica y el ferroeléctrico es que el efecto piezoeléctrico es la generación de una carga superficial en respuesta a la aplicación de estrés externo a un material. Mientras tanto, el efecto piroeléctrico es el cambio en la polarización espontánea de un material en respuesta a un cambio en la temperatura. Mientras que el efecto ferroeléctrico es el cambio en la polarización espontánea que resulta en un cambio en la carga superficial.

La siguiente infografía presenta las diferencias entre la piroeléctrica piezoeléctrica y el ferroeléctrico en forma tabular para la comparación de lado a lado.

Resumen -piezoeléctrico vs piroeléctrico vs ferroeléctrico

El efecto piezoeléctrico es la generación de una carga superficial en respuesta a la aplicación de estrés externo al material, mientras que el efecto piroeléctrico es el cambio en la polarización espontánea de un material en respuesta a un cambio en la temperatura. El efecto ferroeléctrico es un cambio en la carga superficial en respuesta al cambio en la polarización espontánea. Por lo tanto, esta es la diferencia clave entre la piroeléctrica piezoeléctrica y la ferroeléctrica.

Referencia:

1. "Cómo funciona la piezoelectricidad." Blog de águila.

Imagen de cortesía:

1. "Schemapiezo" de Tizeff - Template: Own (CC By -SA 3.0) a través de Commons Wikimedia
2. "Pyrosensor" de Nicolas Kruse - autopografiado (dominio público) a través de Commons Wikimedia