La selección del material es crucial para el rendimiento de un sensor piroeléctrico. El material debe presentar un fuerte efecto piroeléctrico (un coeficiente piroeléctrico elevado) e idealmente poseer otras propiedades favorables, como una constante dieléctrica baja, una capacidad calorífica específica baja y una alta estabilidad térmica. Se utilizan comúnmente varios tipos de materiales:
- Cristales individuales:
- tantalato de litio (LiTaO3): Es uno de los materiales más utilizados debido a su alto coeficiente piroeléctrico, su elevada temperatura de Curie (lo que significa que conserva sus propiedades piroeléctricas hasta altas temperaturas, >600 °C), su estabilidad química y su coste relativamente bajo en comparación con otros monocristales. Es común en sensores PIR de alto rendimiento.
- Sulfato de triglicina (TGS): Presenta un coeficiente piroeléctrico muy elevado, especialmente cerca de su temperatura de Curie (alrededor de 49 °C). Sin embargo, su baja temperatura de Curie, su solubilidad en agua y su fragilidad mecánica limitan su uso a aplicaciones específicas de laboratorio o especializadas, que a menudo requieren estabilización de temperatura.
- Cerámica:
- Titanato de zirconato de plomo (PZT) Variantes: Se trata de cerámicas ferroeléctricas pertenecientes a la familia de las perovskitas. Ajustando la composición (relación Zr/Ti) y añadiendo dopantes (como lantano – PLZT, o uranio), se pueden modificar sus propiedades. Las cerámicas basadas en PZT ofrecen buenos coeficientes piroeléctricos, se pueden moldear en diversas formas y su producción a gran escala resulta relativamente económica. Son habituales en muchos sensores PIR comerciales.
- También se utilizan otros materiales cerámicos, como los derivados del titanato de plomo (PT) o del germanato de plomo (PGO).
- Polímeros:
- Fluoruro de polivinilideno (PVDF) y sus copolímeros (por ejemplo, P(VDF-TrFE)): Se trata de películas poliméricas flexibles, ligeras y relativamente económicas que pueden hacerse piroeléctricas mediante procesos de estiramiento y polarización. Si bien sus coeficientes piroeléctricos suelen ser inferiores a los de los cristales o las cerámicas, su flexibilidad mecánica, baja conductividad térmica (lo que permite un mejor aislamiento térmico) y potencial para la fabricación en grandes superficies las hacen idóneas para aplicaciones específicas como sensores táctiles, hidrófonos o detectores infrarrojos de bajo coste.
La elección depende de los requisitos específicos de la aplicación, equilibrando factores como la sensibilidad, el rango de temperatura de funcionamiento, el coste, la durabilidad y la respuesta en frecuencia requerida.