La scelta del materiale è fondamentale per le prestazioni di un sensore piroelettrico. Il materiale deve presentare un forte effetto piroelettrico (un elevato coefficiente piroelettrico) e idealmente possedere altre proprietà favorevoli come una bassa costante dielettrica, un basso calore specifico e un'elevata stabilità termica. Diversi tipi di materiali sono comunemente utilizzati:
- Cristalli singoli:
- Tantalato di litio (LiTaO3): È uno dei materiali più utilizzati grazie al suo elevato coefficiente piroelettrico, all'alta temperatura di Curie (che gli consente di mantenere le sue proprietà piroelettriche fino a temperature elevate, superiori a 600 °C), alla stabilità chimica e al costo relativamente basso rispetto ad altri monocristalli. È comunemente impiegato nei sensori PIR ad alte prestazioni.
- Solfato di triglicina (TGS): Presenta un coefficiente piroelettrico molto elevato, soprattutto in prossimità della sua temperatura di Curie (circa 49 °C). Tuttavia, la sua bassa temperatura di Curie, la solubilità in acqua e la fragilità meccanica ne limitano l'utilizzo ad applicazioni di laboratorio o specializzate, spesso richiedendo la stabilizzazione della temperatura.
- Ceramica:
- Titanato di zirconio di piombo (PZT) varianti: Si tratta di ceramiche ferroelettriche appartenenti alla famiglia delle perovskiti. Regolando la composizione (rapporto Zr/Ti) e aggiungendo droganti (come il lantanio – PLZT, o l'uranio), è possibile personalizzarne le proprietà. Le ceramiche a base di PZT offrono buoni coefficienti piroelettrici, possono essere modellate in varie forme e sono relativamente economiche da produrre in grandi quantità. Sono comunemente utilizzate in molti sensori PIR commerciali.
- Vengono utilizzati anche altri materiali ceramici, come i derivati del titanato di piombo (PT) o del germanato di piombo (PGO).
- polimeri:
- Fluoruro di polivinilidene (PVDF) e i suoi copolimeri (ad esempio, P(VDF-TrFE)): Si tratta di pellicole polimeriche flessibili, leggere e relativamente economiche che possono essere rese piroelettriche tramite processi di stiramento e polarizzazione. Sebbene i loro coefficienti piroelettrici siano generalmente inferiori a quelli dei cristalli o delle ceramiche, la loro flessibilità meccanica, la bassa conduttività termica (che si traduce in un migliore isolamento termico) e la possibilità di fabbricazione su larga scala le rendono adatte ad applicazioni specifiche come sensori tattili, idrofoni o rivelatori a infrarossi a basso costo.
La scelta dipende dai requisiti specifici dell'applicazione, bilanciando fattori quali sensibilità, intervallo di temperatura di funzionamento, costo, durata e risposta in frequenza richiesta.