熱釋電效應

具有熱釋電性質的材料稱為熱釋電體。壓電陶瓷屬於熱釋電體。若不考慮温度的不均勻性，熱釋電體一般具有一級和二級熱釋電效應。其中二級熱釋電效應是由於温度變化引起材料形變，再由壓電效應產生電荷的二級效應。一般情況下，若温度變化率相同，升降温過程中產生的熱釋電電荷大小相等，但符號相反 ^[1]  。

△Ps=P△T

式中，△Ps為自發式極化強度變化量；△T為温度變化；P為熱釋電係數 ^[2]  。

熱釋電效應最早在電氣石晶體（Na，Ca）（Mg，Fe）3B3Al6Si6（O，H，F）3中發現，該晶體屬三方晶系，具有唯一的三重旋轉軸。與壓電晶體一樣，晶體存在熱釋電效應的前提是具有自發式極化，即在某個方向上存在着固有電矩。但壓電晶體不一定具有熱釋電效應，而熱釋電晶體則一定存在壓電效應。熱釋電晶體可以分為兩大類。一類具有自發式極化，但自發式極化並不會受外電場作用而轉向。另一種具有可為外電場轉向的自發式極化晶體，即為鐵電體。由於這類晶體在經過預電極化處理後具有宏觀剩餘極化，且其剩餘極化隨温度而變化，從而能釋放表面電荷，呈現熱釋電效應。

通常，晶體自發極化所產生的束縛電荷被空氣中附集在晶體外表面的自由電子所中和，其自發極化電矩不能顯示出來。當温度變化時，晶體結構中的正、負電荷重心產生相對位移，晶體自發極化值就會發生變化，在晶體表面就會產生電荷耗盡。

能產生熱釋電效應的晶體稱為熱釋電體，又稱為熱電元件。熱電元件常用的材料有單晶(LiTaO3等)、壓電陶瓷(PZT等)及高分子薄膜(PVF2等)。

如果在熱電元件兩端並聯上電阻，當元件受熱時，則電阻上就有電流流過，在電阻兩端也能得到電壓信號 ^[3]  。

熱釋電效應在近10年被用於熱釋電紅外探測器中，廣泛地用於輻射和非接觸式温度測量、紅外光譜測量、激光參數測量、工業自動控制、空間技術、紅外攝像中。我國利用ATGSAS晶體制成的紅外攝像管已開始出口國外。其温度響應率達到4～5μA/℃，温度分辨率小於0.2℃，信號靈敏度高，圖像清晰度和抗強光干擾能力也明顯地提高，且滯後較小。此外，由於生物體中也存在熱釋電現象，故可預期熱釋電效應將在生物，乃至生命過程中有重要的應用 ^[2]  。