La piroelectricidad es un fenómeno científico que permite que materiales especiales creen electricidad cuando cambian de temperatura. Los minerales y cristales son las sustancias más comunes para producir este efecto. Estos materiales se utilizan comúnmente para construir sensores de temperatura, como los detectores de infrarrojos pasivos utilizados en los sistemas de seguridad.
La palabra piroelectricidad proviene del término griego «pyr», que significa fuego. La primera observación del efecto piroeléctrico ocurrió en 314 a. C., cuando el antiguo filósofo y científico Theophrastus notó que los minerales de turmalina crean atracción eléctrica cuando se calientan. Varios científicos estudiaron este fenómeno durante el siglo XVIII, pero no fue hasta el siglo XIX que los investigadores entendieron completamente la causa.
Todos los cristales tienen propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas. Estas tres propiedades pueden interactuar. En los cristales piezoeléctricos, por ejemplo, la fuerza física como doblar un mineral generará electricidad. De manera similar, la piroelectricidad resulta de la interacción de las propiedades térmicas y eléctricas de un cristal.
Cuando un cristal se calienta o enfría, se forman cargas eléctricas en lados opuestos del mineral. Estas cargas se pueden aprovechar como corriente eléctrica colocando electrodos en las superficies del cristal. La electricidad fluye en una dirección cuando aumenta el calor y en la dirección opuesta cuando el calor disminuye.
La cantidad de electricidad producida por el efecto piroeléctrico no suele ser suficiente para alimentar otros dispositivos. Esto significa que la piroelectricidad no es un método práctico de generación de energía. Sin embargo, la pequeña señal eléctrica de un cristal es muy útil en los sensores. Los materiales piroeléctricos se pueden combinar con otros componentes electrónicos para indicar cuándo se ha producido un cambio de temperatura.
Los detectores de infrarrojos pasivos son una aplicación común de las señales piroeléctricas. Estos dispositivos también se conocen como detectores de movimiento y con frecuencia se colocan en hogares y negocios como parte de un sistema de seguridad. Cada detector contiene una lente gran angular y un cristal piroeléctrico. Cuando una persona pasa junto al sensor, el calor de su cuerpo hace que el cristal genere piroelectricidad y se active la alarma.
Los sensores piroeléctricos se pueden utilizar para detectar otras fuentes de calor, como el fuego. A diferencia de los detectores de humo tradicionales, un sensor que utiliza piroelectricidad puede detectar una llama real incluso si no hay humo. Estos tipos de sensores son útiles en aplicaciones como calentadores de gas, donde pueden detectar si una luz piloto se ha encendido correctamente.
Se puede combinar una colección de estos sensores para detectar cambios de temperatura en un área amplia. Una serie de estos sensores puede funcionar como una cámara térmica y puede mostrar las variaciones de temperatura causadas por personas o vehículos. Esta tecnología es utilizada a menudo por los militares y las fuerzas del orden como una forma de visión nocturna.