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| 熱電性 |
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中文名稱;熱電性 外文名稱;pyroelectricity 特徵;電介質的極化隨溫度而變化的性質 產生條件;發生在不具有中心對稱的晶體中 |
熱電性（pyroelectricity）是指電介質的極化強度（簡稱極化）隨溫度 變化而改變，從而在其表面發生電荷的釋放和吸收的性質，它只能發生在不具有中心對稱的晶體中。[1]
理論詮釋
電介質的極化隨溫度變化而改變，有自發極化的晶體中垂直於極化的兩個表面附近各有一層束縛電荷。熱平衡狀態時這些束縛電荷被等量反號的自由電荷所屏蔽，該晶體對外界並不顯示電性。溫度改變時極化發生變化，原先的自由電荷不能再完全屏蔽束縛電荷，致使表面發生電荷的釋放和吸收，在與之連接的外電路中出現電流。屬於10個極性點群的晶體可具有自發極化，有熱電性。表徵熱電性的參量是熱電係數，它等於極化對溫度的變化率：p=dP/dT。顯然p是一個矢量，但除點群m和l以外，極化P都是沿晶體物理（直角）坐標系的一個軸，故熱電係數p只有一個分量。絕大多數情況下，極化隨溫度上升而減小，故p為負。熱電係數本身是溫度的函數，在居里點附近呈現峰值。常用熱電材料在室溫附近的熱電係數約為10－4C·m－2·K－1量級。大量使用的熱電材料有鐵電單晶硫酸三甘氨酸（TGS）和鐵電陶瓷等。
某些晶體的電極化強度隨溫度變化而釋放表面吸附的部分電荷的性質。它只能發生在不具有中心對稱的晶體中。在32種晶體的宏觀對稱類型中，只有10種具有惟一的極軸；晶體中離子沿極軸正反兩個方向的配置不完全相同而產生電矩，導致晶體沿極軸方向出現一個宏觀不等於零的固有極化強度P。通常在晶體表面上總電矩的正負端容易吸附異性電荷直到完全抵消總電矩所產生的宏觀電場，所以這種固有極化並不表露出來。但是P與溫度有關；當溫度變化時由於P的改變而釋放出表面吸附的部分電荷，這種現象稱為熱電效應。具有熱電性的晶體稱為熱電體。經過人工極化的鐵電體都具有熱電性。
熱電效應的大小與晶體所受的機械約束有關。在被鉗制不能發生形變的晶體中出現的熱電效應為一級效應，或稱主效應。在自由晶體中，除一級效應外還有因熱膨脹所誘導的壓電效應也會改變表面吸附的電荷量，這是次級熱電效應。晶體的溫度、應力或應變不均勻時所引起的附加作用屬於三級熱電效應，亦稱假熱電效應。當晶體的彈性常數、壓電係數和膨脹係數的溫度變化關係為已知時，可以通過計算分出一級和次級效應對熱電係數的貢獻。例如Li2SO4·H2O的總熱電係數為86.3×10－6C/(m2·K)。
典型的熱電晶體的p值為10－5數量級。在恆定溫度下要產生相當於ΔT=1°C所引起的ΔP值，需施加70KV/m的外電場。鐵電體的熱電效應比非鐵電體例如電氣石、CdS等大很多，並且p值與溫度有關；靠近居里點時鐵電體的熱電係數變得特別大。
應用
熱電體有重要和廣泛的應用，如紅外探測器、熱電激光量熱計、夜視儀以及各種光譜儀接收器等。它的優點是不用低溫冷卻，但靈敏度比相應半導體器件稍低。
熱電材料主要應用於紅外溫度探測器和熱電攝像管等方面。與相應的半導體器件比較，優點是不需製冷，可工作於室溫。缺點是靈敏度略低。絕熱條件下對熱電體施加外電場，則在極化改變的同時溫度也發生變化。這是熱電效應的逆效應，稱為電熱效應。絕熱去極化是一種獲得低溫的方法。
參考來源