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探秘热释电效应——定义，原理及测量方法
日期：2025-06-05 19:36
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摘要：热释电效应在生活中的应用非常广泛，在非接触式传感、安防、节能控制等领域尤其常见，走廊的感应灯，商场的安防警报，以及高楼中的电梯门，都是热释电的应用，那么什么是热释电？为什么要测量热释电系数？热释电系数怎样测量？这些问题都将在下文中进行揭秘。
一、什么是热释电？
热释电效应是指某些特定的极性晶体（热释电体）在温度发生变化时，其内部的自发极化强度也随之发生变化，从而导致晶体表面出现净电荷的现象。简单说，就是材料在受热或冷却时，其两端会产生电压（或电荷）。二、为什么要测量热释电系数？
通过前文得知热释电效应是材料在发生温度变化时晶体表面出现可测量的净电荷或电流的现象，而热释电系数是衡量材料热释电效应强弱的核心参数，它直接决定了材料将温度变化转化为电信号的能力大小。三、热释电系数怎样测量？
测量热释电系数非常重要，应如何测量热释电系数，首先要了解它的测量原理：热释电系数 (p) 通常定义为单位温度变化引起的自发极化强度的变化量，即：p = dPs / dT (单位：通常为 µC·m⁻²·K⁻¹)，它的测量方式有多种如：动态电流法、电荷积分法、静态法等，那么在此主要讲述的是电荷积分法。
电荷积分法（又称Byer-Roundy法）是一种静态测量热释电系数的方法，是测量热释电系数的经典方法，其优势在于原理简单、设备成本低，适合教学演示或快速筛选材料，核心原理是通过施加一个阶跃式的温度变化（ΔT），直接测量热释电材料表面释放（或吸收）的总电荷量（Q），从而计算热释电系数。
使用华测仪器生产的热释电系数测试仪可简便快捷地测量热释电系数，本实验仪器采用电荷积分法测量压电陶瓷材料在电容器上积累的热释电电荷，测量剩余计划随温度的变化情况。使用高阻抗电压采集模块测得积分电容两端的电压，精度高的温度传感器测量样品温度。通过工业计算机数据处理，得出压电陶瓷材料的热释电。
热释电系数测试仪由工控机、温度控制器、静电计、用于放置被测热释电材料的测试台、银浆电极、电加热件、温度传感器组成。使用直流电极加热法对被测热释电材料进行加热，避免油浴加热过程中绝缘油自身带电荷引入环境误差以及存在热液飞溅等弊端，可以根据所测电荷量大小切换不同量程的高阻计来代替积分电容和静电计对热释电电荷进行采集，避免了积分电容过大造成测试精度下降、积分电容过小导致测试超量程等问题。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。
热释电系数测试仪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。
