Ο πυροηλεκτρισμός είναι ένα επιστημονικό φαινόμενο που επιτρέπει σε ειδικά υλικά να δημιουργούν ηλεκτρισμό όταν αλλάζουν θερμοκρασία. Τα μέταλλα και οι κρύσταλλοι είναι οι πιο κοινές ουσίες που προκαλούν αυτό το αποτέλεσμα. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή αισθητήρων θερμοκρασίας, όπως παθητικούς ανιχνευτές υπερύθρων που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ασφαλείας.
Η λέξη πυροηλεκτρισμός προέρχεται από τον ελληνικό όρο «pyr», που σημαίνει φωτιά. Η παλαιότερη παρατήρηση του πυροηλεκτρικού φαινομένου συνέβη το 314 π.Χ., όταν ο αρχαίος φιλόσοφος και επιστήμονας Θεόφραστος παρατήρησε ότι τα ορυκτά της τουρμαλίνης δημιουργούν ηλεκτρική έλξη όταν θερμαίνονται. Αρκετοί επιστήμονες μελέτησαν αυτό το φαινόμενο κατά τον 18ο αιώνα, αλλά μόλις τον 19ο αιώνα οι ερευνητές κατανόησαν πλήρως την αιτία.
Όλοι οι κρύσταλλοι έχουν ηλεκτρικές, μηχανικές και θερμικές ιδιότητες. Αυτές οι τρεις ιδιότητες είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν. Στους πιεζοκρύσταλλους, για παράδειγμα, η φυσική δύναμη όπως η κάμψη ενός ορυκτού θα παράγει ηλεκτρισμό. Ομοίως, ο πυροηλεκτρισμός προκύπτει από την αλληλεπίδραση των θερμικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων ενός κρυστάλλου.
Όταν ένας κρύσταλλος θερμαίνεται ή ψύχεται, σχηματίζονται ηλεκτρικά φορτία στις αντίθετες πλευρές του ορυκτού. Αυτά τα φορτία μπορούν να αξιοποιηθούν ως ηλεκτρικό ρεύμα τοποθετώντας ηλεκτρόδια στις κρυσταλλικές επιφάνειες. Ο ηλεκτρισμός ρέει προς μία κατεύθυνση όταν αυξάνεται η θερμότητα και προς την αντίθετη κατεύθυνση όταν η θερμότητα μειώνεται.
Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από το πυροηλεκτρικό φαινόμενο συνήθως δεν είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει άλλες συσκευές. Αυτό σημαίνει ότι ο πυροηλεκτρισμός δεν είναι μια πρακτική μέθοδος παραγωγής ενέργειας. Ωστόσο, το μικρό ηλεκτρικό σήμα από έναν κρύσταλλο είναι πολύ χρήσιμο στους αισθητήρες. Τα πυροηλεκτρικά υλικά μπορούν να συνδυαστούν με άλλα ηλεκτρονικά για να υποδείξουν πότε έχει συμβεί αλλαγή θερμοκρασίας.
Οι παθητικοί ανιχνευτές υπερύθρων είναι μια κοινή εφαρμογή των πυροηλεκτρικών σημάτων. Αυτές οι συσκευές είναι επίσης γνωστές ως ανιχνευτές κίνησης και τοποθετούνται συχνά σε σπίτια και επιχειρήσεις ως μέρος ενός συστήματος ασφαλείας. Κάθε ανιχνευτής περιέχει έναν ευρυγώνιο φακό και έναν πυροηλεκτρικό κρύσταλλο. Όταν ένα άτομο περνά δίπλα από τον αισθητήρα, η θερμότητα του σώματός του αναγκάζει τον κρύσταλλο να παράγει πυροηλεκτρισμό και ο συναγερμός ενεργοποιείται.
Οι πυροηλεκτρικοί αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση άλλων πηγών θερμότητας, όπως η φωτιά. Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς ανιχνευτές καπνού, ένας αισθητήρας που χρησιμοποιεί πυροηλεκτρισμό είναι σε θέση να ανιχνεύσει μια πραγματική φλόγα ακόμα κι αν δεν υπάρχει καπνός. Αυτοί οι τύποι αισθητήρων είναι χρήσιμοι σε εφαρμογές όπως οι θερμαντήρες αερίου, όπου μπορούν να ανιχνεύσουν εάν ένα πιλοτικό φως έχει ανάψει σωστά.
Μια συλλογή από αυτούς τους αισθητήρες μπορεί να συνδυαστεί για να ανιχνεύσει αλλαγές θερμοκρασίας σε μια ευρεία περιοχή. Μια σειρά από αυτούς τους αισθητήρες μπορεί να λειτουργήσει ως θερμική κάμερα και είναι σε θέση να εμφανίζει διακυμάνσεις θερμοκρασίας που προκαλούνται από άτομα ή οχήματα. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται συχνά από τον στρατό και τις αρχές επιβολής του νόμου ως μορφή νυχτερινής όρασης.