La diferencia clave entre el piezoeléctrico piroeléctrico y el ferroeléctrico es que el efecto piezoeléctrico es la generación de una carga superficial en respuesta a la aplicación de tensión externa a un material, pero el efecto piroeléctrico es el cambio en la polarización espontánea de un material en respuesta a un cambio de temperatura. Mientras que el efecto ferroeléctrico es un cambio en la carga superficial en respuesta al cambio en la polarización espontánea.
Piezoeléctrico, piroeléctrico y ferroeléctrico son tres términos que usamos para describir las propiedades eléctricas de los materiales sólidos. Estos tres efectos son diferentes entre sí según las respuestas que muestran en función de los cambios realizados en sus otras propiedades.
¿Qué es piezoeléctrico?
Piezoeléctrico se refiere a la propiedad de ciertos materiales sólidos donde estos materiales pueden acumular la carga eléctrica tras la aplicación de tensión mecánica. En otras palabras, se refiere a la electricidad resultante de la presión y el calor latente. Este término tiene su origen en el griego, donde piezin significa apretar o presionar y elektron significa ámbar (una de las primeras fuentes de carga eléctrica). Esta propiedad se denomina piezoelectricidad, y los materiales que muestran esta propiedad incluyen cristales, ciertas cerámicas y materia biológica como huesos, ADN y varias proteínas.
Típicamente, el efecto piezoeléctrico puede conducir a la interacción electromecánica lineal entre los estados mecánico y eléctrico en materiales cristalinos que no tienen simetría de inversión. Además, este efecto es reversible ya que los materiales que pueden mostrar un efecto piezoeléctrico también pueden mostrar el efecto inverso (es la generación de una tensión mecánica que proviene de un campo eléctrico aplicado).
Figura 01: Generación de un voltaje por un disco piezoeléctrico al deformarse
La naturaleza del efecto piezoeléctrico es muy similar a la del momento dipolar eléctrico en los sólidos. Podemos calcular fácilmente la densidad o polarización del dipolo sumando los momentos dipolares por volumen de la celda unitaria cristalográfica. Por lo general, los dipolos vecinos tienden a alinearse en regiones denominadas dominios de Weiss. Este proceso de alineación se denomina polarización, donde se aplica un fuerte campo eléctrico a través de los materiales a temperaturas elevadas. Sin embargo, todos los materiales piezoeléctricos no pueden polarizarse.
¿Qué es piroeléctrico?
Piroeléctrico significa que la propiedad de ciertos cristales tiene un gran campo eléctrico debido a la polarización eléctrica natural. En otras palabras, es la capacidad de ciertos sólidos para generar un voltaje temporal al calentarse o enfriarse. Este término se origina del significado griego; pyr significa "fuego" y "electricidad". Los cambios en las condiciones de temperatura pueden modificar ligeramente las posiciones de los átomos dentro de la estructura cristalina y cambia la polarización del material. Este cambio de polarización puede dar lugar a un voltaje a través del cristal. Sin embargo, el campo piezoeléctrico que una vez se acumula desaparece lentamente debido a la corriente de fuga. Esta fuga se produce debido al movimiento de electrones a través del cristal, el movimiento de iones a través del aire y la corriente que se filtra a través de un voltímetro que está conectado a través del cristal.
Figura 02: Un sensor piroeléctrico
El efecto piroeléctrico se produce debido a estados de energía eléctrica y térmica que no producen un valor de energía cinética. Por el contrario, el efecto piezoeléctrico se produce debido a la energía cinética y la energía eléctrica que no produce calor. Los materiales piroeléctricos son duros y cristales. Pero también puede haber algunos materiales blandos que se fabrican mediante el uso de electretos.
¿Qué es Ferroeléctrico?
Ferroeléctrico se refiere a la propiedad de ciertos materiales de tener una polarización eléctrica espontánea que es reversible mediante la aplicación de campos eléctricos externos. Por lo general, todos los materiales ferroeléctricos son piroeléctricos, pero tiene una propiedad adicional de polarización eléctrica natural reversible. El término ferroeléctrico proviene del ferromagnetismo, que se descubrió antes del descubrimiento de la ferroelectricidad.
Este tipo de material es útil para fabricar condensadores debido a su naturaleza no lineal. Por lo general, estos condensadores contienen un par de electrodos que forman un sándwich con una capa de material ferroeléctrico. Además, la polarización espontánea de materiales ferroeléctricos implica un efecto de histéresis donde podemos usarlo en función de memoria. Además, los condensadores ferroeléctricos son útiles para fabricar RAM ferroeléctrica.
¿Cuál es la diferencia entre piezoeléctrico piroeléctrico y ferroeléctrico?
Los términos efecto piezoeléctrico, piroeléctrico y ferroeléctrico se refieren a las propiedades eléctricas de los materiales sólidos. los diferencia clave entre piezoeléctrico piroeléctrico y ferroeléctrico es que el efecto piezoeléctrico es la generación de una carga superficial en respuesta a la aplicación de tensión externa a un material. Por su parte, el efecto piroeléctrico es el cambio en la polarización espontánea de un material en respuesta a un cambio de temperatura. Mientras que el efecto ferroeléctrico es el cambio en la polarización espontánea que resulta en un cambio en la carga superficial.
La siguiente infografía presenta las diferencias entre piezoeléctricos, piroeléctricos y ferroeléctricos en forma tabular para una comparación lado a lado.
Resumen: piezoeléctrico, piroeléctrico y ferroeléctrico
El efecto piezoeléctrico es la generación de una carga superficial en respuesta a la aplicación de tensión externa al material, mientras que el efecto piroeléctrico es el cambio en la polarización espontánea de un material en respuesta a un cambio de temperatura. El efecto ferroeléctrico es un cambio en la carga superficial en respuesta al cambio en la polarización espontánea. Por lo tanto, esta es la diferencia clave entre el piezoeléctrico piroeléctrico y el ferroeléctrico.
