La pyroélectricité est un phénomène scientifique qui permet à des matériaux spéciaux de créer de l’électricité lorsqu’ils changent de température. Les minéraux et les cristaux sont les substances les plus courantes pour produire cet effet. Ces matériaux sont couramment utilisés pour construire des capteurs de température, tels que les détecteurs infrarouges passifs utilisés dans les systèmes de sécurité.
Le mot pyroélectricité vient du terme grec pyr, qui signifie feu. La première observation de l’effet pyroélectrique a eu lieu en 314 avant JC, lorsque l’ancien philosophe et scientifique Théophraste a remarqué que les minéraux de tourmaline créent une attraction électrique lorsqu’ils sont chauffés. Plusieurs scientifiques ont étudié ce phénomène au XVIIIe siècle, mais ce n’est qu’au XIXe siècle que les chercheurs en ont pleinement compris la cause.
Tous les cristaux ont des propriétés électriques, mécaniques et thermiques. Ces trois propriétés sont capables d’interagir. Dans les cristaux piézo, par exemple, une force physique telle que la flexion d’un minéral générera de l’électricité. De même, la pyroélectricité résulte de l’interaction des propriétés thermiques et électriques d’un cristal.
Lorsqu’un cristal est chauffé ou refroidi, des charges électriques se forment sur les côtés opposés du minéral. Ces charges peuvent être exploitées sous forme de courant électrique en plaçant des électrodes sur les surfaces cristallines. L’électricité circule dans une direction lorsque la chaleur augmente et dans la direction opposée lorsque la chaleur diminue.
La quantité d’électricité produite par l’effet pyroélectrique n’est généralement pas suffisante pour alimenter d’autres appareils. Cela signifie que la pyroélectricité n’est pas une méthode pratique de production d’électricité. Le petit signal électrique d’un cristal est cependant très utile dans les capteurs. Les matériaux pyroélectriques peuvent être combinés avec d’autres appareils électroniques pour indiquer quand un changement de température s’est produit.
Les détecteurs infrarouges passifs sont une application courante des signaux pyroélectriques. Ces dispositifs sont également connus sous le nom de détecteurs de mouvement et sont fréquemment placés dans les maisons et les entreprises dans le cadre d’un système de sécurité. Chaque détecteur contient une lentille grand angle et un cristal pyroélectrique. Lorsqu’une personne passe devant le capteur, la chaleur de son corps fait que le cristal génère de la pyroélectricité et l’alarme est activée.
Les capteurs pyroélectriques peuvent être utilisés pour détecter d’autres sources de chaleur, comme le feu. Contrairement aux détecteurs de fumée traditionnels, un capteur utilisant la pyroélectricité est capable de détecter une flamme réelle même en l’absence de fumée. Ces types de capteurs sont utiles dans des applications telles que les appareils de chauffage au gaz, où ils peuvent détecter si une veilleuse a été correctement allumée.
Une collection de ces capteurs peut être combinée pour détecter les changements de température sur une vaste zone. Un ensemble de ces capteurs peut fonctionner comme une caméra thermique et est capable de montrer les variations de température causées par des personnes ou des véhicules. Cette technologie est souvent utilisée par l’armée et les forces de l’ordre comme une forme de vision nocturne.