热释电陶瓷

除因机械应力的作用而引起电极化（压电效应）外，某些晶体中还可以由于温度变化而产生电极化。这种介质因温度而引起表面电荷变化的现象称为热释电效应。

1.热释电陶瓷的结构和性能

热释电效应是由于晶体中存在着自发极化所引起的。自发极化是由于晶体本身的结构在某方向上正、负电中心不重合而固有的，自发极化矢量方向由负电中心指向正电中心。当温度变化时，引起晶体结构上的正、负电荷中心相对位移，从而使得晶体的自发极化发生改变。

通常，自发极化所产生的束缚电荷来自空气中，富集在晶体外表面上的自由电荷和晶体内部的自由电荷所屏敝，电荷不能显现出来，只有在晶体受热或冷却，即温度变化时，所引起的电矩改变不能补偿的情况下，晶体两端所表现出来的电荷才能表现出来。

既然晶体具有热释电效应的必要条件是自发极化，因此，具有对称中心的晶体不可能具有热释电效应，这一点和压电晶体一样。但是，具有压电性的晶体不一定就具有热释电性。这是因为在压电效应发生时，机械力可以沿一定的方向作用，由此而引起的正、负电中心的相对位移，在不同方向上一般是不等的，而晶体在均匀受热时的膨胀却是在各个方向上同时发生的。并且，在相互对称的方向上必定具有相等的线膨胀系数。

2.热释电陶瓷的主要应用

热释电陶瓷主要用于探测红外辐射，遥测表面温度及热再生热释电热机等方面。

红外辐射探测已广泛地应用于各类（工业和空间技术等）辐射计、光谱仪以及红外激光探测和热成像管等方面。

随着微机信息系统、控制系统的广泛应用，热释电陶瓷作为应用于医疗、民用和安全防护等方面的传感器。这种传感器可在室温下，作为无触点温度传感器向微机、控制系统提供信号。

热释电陶瓷传感器的主要用途：

（1) 作为断路器；

（2) 室温补偿器；

（3) 建筑物和电梯中使用的进出感应器；

  (4) 火灾报警器；

（5) 大气环境监测器；

（6) 探测物体位置的感应元件；

（7) 探测人体温度分布的成像元件；

（8) 有关物质的红外线辐射计数和温度变化测定等元件。

热释电红外陶瓷传感器

3.几种典型的热释电陶瓷

热释电晶体材料应用已较广，但是，由于陶瓷材料比单晶体材料容易制备，因而成本也相应较低。以下简单论述PbTiO3和PZT系热释电陶瓷。

（1） PbTiO3陶瓷

PbTiO3 为介电常数和机电耦合系数都很好的压电陶瓷，同时也是很好的热释电材料。 PbTiO3的居里点较高，热释电系数随温度的变化很小，可用作稳定的红外探测器。

（2） PZT陶瓷

PbZr1-xTixO3系陶瓷已广泛地用作为压电材料。由于随着x的减少居里点降低，热释电系数增大，但介电常数也增大，未能改变作为热释电元件的性能。但是，利用PbZr1-xTixO3在x=0.1附近的复杂相变，可制得性能较好的热释电元件。