简谈热释电系数概念和相关测试设备及应用前景？

一、热释电系数应用前景

热释电效应是一种重要的物理现象，主要应用于传感器、红外探测、能量收集等领域。以下是详细介绍：

热释电传感器。这种传感器能够将人体或其他物体的红外辐射转换成电信号，广泛应用于人体检测、温度测量、安防监控等。

热释电红外传感器。这种传感器能够检测人体或其他物体的红外辐射，用于智能照明、防盗报警系统、智能家居等领域。

热释电材料。这种材料可以将热能转换成电能，应用于纳米发电机、能量收割机等，尤其在无线传感器、温度成像、医学诊断以及个人电子产品方面展现出潜在的应用价值。

此外，热释电效应还应用于便携式夜视装备、视觉增强器、舰载红外搜索与跟踪系统等领域。

二、什么是热释电系数

热释电系数是描述热释电材料自发极化强度随温度变化率的物理量。它定义为自发极化强度( P )随温度( T )的变化率 ( \frac )，英文名为pyroelectric coefficient。这个系数反映了由于温度变化而引起电介质极化强度变化的响应关系的比例系数。

热释电效应是指热释电晶体的自发极化强度随温度变化而改变的现象，而热释电系数则是表征这种效应强弱的参数。例如，可以用表达式 ( \Delta P = p \cdot \Delta T ) 来表示，其中 ( \Delta P ) 是极化强度的变化量，( p ) 是热释电系数，( \Delta T ) 是温度变化量。²

测量热释电系数的方法主要有动态法和静态法。动态法通过调制样品温度（通常是正弦波形式）来测量热释电系数，而静态法则是通过连续加热方式使样品升温，测量热释电电荷与温度的关系来求得热释电系数。动态法通常用于测量某一基准温度下的热释电系数，而静态法测量的是一个温度范围内的平均响应。

三、华测热释电系数测试仪（动态电流法）简介：

 压电陶瓷除了具有一般介质材料所具有的介电性和弹性性能外，还具有压电性能。压电陶瓷经过极化处理之后，就具有了各向异性，每项性能参数在不同方向上所表现的数值不同，这就使得压电陶瓷的性能参数比一般各向同性的介质陶瓷多得多。压电陶瓷的众多的性能参数是它被广泛应用的重要基础。

   本设备可以分析被测样品热释电系数随温度、时间变化的曲线，通过软件将这些变化曲线的温度谱、时间谱等集成一体并进行分析测量并可以直接得出样品的热释电图谱。对试样大小及形状无特殊要求，圆片、方块、长条、柱形等均可测量，可广泛用于铁电、压电材料（压电陶瓷、高分子）以及相关器件性能的评价与测试。

  本试验仪器采用动态电流法测量压电陶瓷材料的热释系数，热释电系数测试系统的功能就是实现对微弱热释电电流信号和温度信号的实时测量。其构成可以分为:热释电样品加热、温度测量、升降温速度控制、热释电电流测量和测量数据处理通过工业计算机数据处理，得出压电陶瓷材料的热释电系数。

   热释电系数测试系统基于热释电动态电流法设计,由温度控制器、加热炉体、微电流放大器、温度测试仪以及计算机软件系统组成。温度控制器控制加热炉体内部温度;样品的电流信号通过微电流放大器、输入到计算机;而温度信号则直接通过温度测试仪传送到计算机。能测量具有热释电性能的单晶、陶瓷、厚膜及薄膜材料样品, 适用范围广。

华测热释电系数测试仪技术参数：

测量温度：室温~200℃；

控温精度：±0.5℃，

测温精度：±0.5℃；

升温斜率：1-5℃/min（可控）；

降温斜率：1-5℃/min（可控）；

电流放大器：AD4530

电流范围：fA (10−12A)~20mA

电压采集输入阻抗：1X1012Ω