应用

热传感器

温度的微小变化可以产生热电势。被动红外传感器通常是围绕热释电材料设计的，因为几英尺以外的人或动物的热量足以产生电压。[需要引用]

发电

热电可以反复加热和冷却（类似于热机），以产生可用的电力。一组人计算出，爱立信循环中的热释电效率可以达到卡诺效率的50%[22][23]，而另一项研究发现，理论上，一种材料可以达到卡诺效率的84-92%[24]（这些效率值适用于热释电本身，忽略了基板加热和冷却的损失、其他传热损失以及系统中其他所有损失）。用于发电的热释电发电机的可能优势（与传统热机加发电机相比）包括：潜在的工作温度较低，设备体积较小，移动部件较少。[25]尽管这种设备已经申请了一些专利，[26]但这种发电机似乎还没有商业化。

核聚变

主要文章：热释电聚变

热释电材料已被用于产生在核聚变过程中引导氘离子所需的大电场。这被称为热释电聚变。

另请参见

电热效应，热释电的相反效应

热电

开尔文探针力显微镜

钽酸锂

氧化锌热释电探测器

10热释电探测器供应商

可在RP Photonics买家指南中找到。其中：

AMS技术

Gentec电光

在这篇百科全书文章的末尾找到更多供应商的详细信息，或者访问我们的

供应商名单

探测器

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定义：基于热释电效应的光探测器

替代术语：热释电能量传感器

更一般的术语：光探测器

德语：Pyrolektrische Detektoren

类别：光子器件、光检测和表征

如何引用文章；建议其他文献

作者：Rüdiger Paschotta博士

URL:https://www.rp-photonics.com/pyroelectric_detectors.html

热释电探测器是基于热释电效应的光传感器。它们广泛用于检测激光脉冲（而不是连续波光），通常位于红外光谱区域，并且具有非常宽的光谱响应潜力。热释电探测器用作许多光能表的核心部件，通常在室温下工作（即未冷却）。与基于光电二极管的能量计相比，它们可以具有更宽的光谱响应。

热释电传感器还有各种其他应用，例如火灾探测、基于卫星的红外探测，以及通过红外发射（运动探测器）对人员进行检测。

工作原理

探测器

图1：热释电探测器。来源：Excelitas Technologies

我们首先考虑基本工作原理。热释电探测器包含一块铁电晶体材料，两侧带有电极，基本上是一个电容器。其中一个电极具有黑色涂层（或经过处理的吸收金属表面），暴露于入射辐射。入射光在涂层上被吸收，因此也会引起晶体的一些加热，因为热量通过电极传导到晶体中。结果，晶体产生一些热释电电压；当电压保持恒定时，可以通过电子方式检测该电压或电流。对于恒定的光功率，热释电信号最终会消失；因此，该装置不适合测量连续波辐射的强度。相反，这种探测器通常与光脉冲一起使用；在这种情况下，一个获得双极性脉冲结构，其中一个最初在一个方向上获得电压，在脉冲之后在相反方向上获得电压。

由于这一工作原理，热释电探测器属于热探测器：它们不直接对辐射作出反应，而只对产生的热量作出反应。

在简单的解释形式中，探测器对环境温度的波动相对敏感。因此，人们经常使用额外的补偿晶体，其暴露于基本相同的温度波动，但不暴露于入射光。通过利用两种晶体信号的差异，可以有效降低对外部温度变化的敏感性。

热释电电荷通常使用基于具有极低泄漏电流的场效应晶体管（JFET）的运算放大器（OpAmp）检测。

铁电晶体材料

只有一小部分晶体具有足够低的晶体对称性（例如单斜晶体），以显示铁电特性和热释电效应。它们具有与温度相关的电极化，因此在温度变化时会产生热释电电荷。

当使用硫酸三甘氨酸（TGS，（NH2CH2COOH）3·H2SO4）时，实现了特别高的灵敏度。然而，这种材料的居里温度很低，为49 °C；高于该温度，铁电性质消失。居里温度略高，为61 °C是该材料的改性形式，即氘化硫酸三甘氨酸（DTGS）。然而，这两种材料都不适用于不能确保其始终保持在居里温度以下的应用。还请注意，热释电响应在居里温度以下显著增加，因此校准受到影响。此外，在更高的温度下存在储存的风险。此外，TGS和DTG具有水溶性、吸湿性和易碎性，因此不适合用于坚固的光能表。

其他属于钙钛矿族的铁电材料是锆钛酸铅（PZT，PbZrTiO3）和钛酸铅。它们需要以陶瓷形式使用（例如沉积薄膜），因为大晶体很难制造；为了在室温下保持稳定性，需要额外的掺杂剂。这些材料可以以相对较低的成本生产，并且远比