Piroelectricitatea este un fenomen științific care permite materialelor speciale să creeze electricitate atunci când își schimbă temperatura. Mineralele și cristalele sunt cele mai comune substanțe care produc acest efect. Aceste materiale sunt utilizate în mod obișnuit pentru a construi senzori de temperatură, cum ar fi detectoarele pasive cu infraroșu utilizate în sistemele de securitate.
Cuvântul piroelectricitate provine din termenul grecesc „pyr”, care înseamnă foc. Cea mai timpurie observație a efectului piroelectric a avut loc în anul 314 î.Hr., când filosoful și omul de știință antic Theophrastus a observat că mineralele turmalinei creează atracție electrică atunci când sunt încălzite. Mai mulți oameni de știință au studiat acest fenomen în timpul secolului al XVIII-lea, dar abia în secolul al XIX-lea cercetătorii au înțeles pe deplin cauza.
Toate cristalele au proprietăți electrice, mecanice și termice. Aceste trei proprietăți sunt capabile să interacționeze. În cristalele piezo, de exemplu, forța fizică, cum ar fi îndoirea unui mineral, va genera electricitate. În mod similar, piroelectricitatea rezultă din interacțiunea proprietăților termice și electrice ale unui cristal.
Când un cristal este încălzit sau răcit, se formează sarcini electrice pe părțile opuse ale mineralului. Aceste sarcini pot fi valorificate ca curent electric prin plasarea electrozilor pe suprafețele cristalului. Electricitatea circulă într-o direcție când căldura crește și în sens opus când căldura scade.
Cantitatea de energie electrică produsă de efectul piroelectric nu este de obicei suficientă pentru a alimenta alte dispozitive. Aceasta înseamnă că piroelectricitatea nu este o metodă practică de generare a energiei. Semnalul electric mic de la un cristal este însă foarte util în senzori. Materialele piroelectrice pot fi combinate cu alte componente electronice pentru a indica când a avut loc o schimbare de temperatură.
Detectoarele cu infraroșu pasiv sunt o aplicație comună a semnalelor piroelectrice. Aceste dispozitive sunt cunoscute și sub denumirea de detectoare de mișcare și sunt adesea plasate în case și întreprinderi ca parte a unui sistem de securitate. Fiecare detector conține o lentilă cu unghi larg și un cristal piroelectric. Când o persoană trece pe lângă senzor, căldura corpului său face ca cristalul să genereze piroelectricitate și alarma este activată.
Senzorii piroelectrici pot fi utilizați pentru a detecta alte surse de căldură, cum ar fi focul. Spre deosebire de detectoarele de fum tradiționale, un senzor care utilizează piroelectricitate este capabil să detecteze o flacără reală chiar dacă fumul nu este prezent. Aceste tipuri de senzori sunt utili în aplicații precum încălzitoarele cu gaz, unde pot detecta dacă o lumină pilot a fost aprinsă corect.
O colecție de acești senzori poate fi combinată pentru a detecta schimbările de temperatură pe o zonă largă. O serie de acești senzori poate funcționa ca o cameră termică și este capabilă să arate variațiile de temperatură cauzate de oameni sau vehicule. Această tehnologie este adesea folosită de militari și de forțele de ordine ca formă de viziune pe timp de noapte.