Пироэлектрики

Пироэлектрики (от греч. pýr — огонь), кристаллические диэлектрики, обладающие спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, т. е. поляризацией в отсутствии внешних воздействий. Обычно спонтанная поляризация П. не заметна, так как электрическое поле, создаваемое ею, компенсируется полем свободных электрических зарядов, которые «натекают» на поверхность П. из его объёма и из окружающего воздуха. При изменении температуры величина спонтанной поляризации изменяется, что вызывает появление электрического поля, которое можно наблюдать, пока свободные заряды не успеют его скомпенсировать. Это явление называется пироэлектрическим эффектом (пироэлектричеством).

  Типичный П.— турмалин. В нём при изменении температуры на 1° С возникает поле Е 400 в/см. Изменение спонтанной поляризации и появление электрического поля в П. может происходить не только при изменении температуры, но и при деформировании П. Т. о., все П. — пьезоэлектрики (см. Пьезоэлектричество), но не наоборот (см. рис.).

  Существование спонтанной поляризации, т. е. несовпадение центров тяжести положительных и отрицательных зарядов, обусловлено достаточно низкой симметрией кристаллов.

  Особой группой П. являются сегнетоэлектрики. Если нагревать сегнетоэлектрик, то при определённой температуре спонтанная поляризация в нём исчезнет и кристалл переходит в непироэлектрическое состояние (фазовый переход). В области температур, близких к температуре фазового перехода, величина спонтанной поляризации резко меняется с изменением температуры, так что пироэлектрический эффект в этой области особенно велик.

  Существует эффект, обратный пироэлектрическому: если П. поместить в электрическое поле, то его поляризация изменяется, что сопровождается нагреванием или охлаждением кристалла. Изменение температуры при этом прямо пропорционально напряжённости электрического поля: DT Е. Это явление называется линейным электрокалорическим эффектом. Существует и квадратичный электрокалорический эффект, когда изменение температуры E².

  П. используются в технике в качестве индикаторов и приёмников излучений. Их действие основано на регистрации электрических сигналов, возникающих в П. при изменении их температуры под действием излучения (см. Пироэлектрический приёмник).

  Лит.: Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, пер. с англ., [в.] 5, М., 1966, с. 226; Физический энциклопедический словарь, т. 4, М., 1965; Желудев И. О., Основы сегнетоэлектричества, М., 1973.

  А. П. Леванюк, Д. Р. Санин.

Рис. к ст. Пироэлектрики.