Вижте статията термоелектрически явления
Пелтие ефект е обратим явление Зеебек ефект: когато на текущата потоци във веригата от различни проводници, смлени контакти, в допълнение към топлината на Джаул освободено или абсорбира в зависимост от посоката на тока, определено количество топлина Qn, пропорционален преминаващ през количество контакт ток (т.е. мощност ток I и времето т): Qn = Plt. коефициент Р в зависимост от естеството на материалите в контакт и температурата (Пелтие коефициент).
William Thomson (Лорд Келвин), получена термодинамична връзка между коефициента Зеебек и Пелтие (а), което е специално проявление кинетичен коефициент симетрия (виж Onsager теорема.): P = AT където Т - абсолютна температура и прогнозира наличието на трета T. I. - Thomson ефект. Той е: ако токът по проводника има температурна разлика, в допълнение към Joule топлина проводник на обема на еволюирал или абсорбира в зависимост от посоката на тока, допълнителното количество топлина Qt (Thomson топлина): Qt = т (T2-Т1) LT, където т - Thomson коефициент в зависимост от естеството на материала. Според Thomson теория thermopower специфични двойки проводници са свързани с тяхното съотношение Thomson коефициент: Da / дТ = (t1 - t2) / T.
Ефектът Зеебек се обяснява с факта, че средната енергия на електроните на проводимост зависи от естеството на проводника и по различен начин се увеличава с температурата. Ако има диригент заедно температурен градиент, електроните в горещия край придобиват енергия и по-висока скорост, отколкото в студа; в полупроводници в допълнение към това се увеличава електронната плътност на проводимостта с температура. В резултат на това на електрони поток възниква от горещия край на студената края на студа и се натрупва отрицателен заряд и положителен заряд остава некомпенсиран на горещо. натрупване такса процес продължава толкова дълго, колкото потенциалната разлика, произтичаща не предизвика електронен поток в обратна посока, равен на основната, така е установено, че равновесие. Алгебричната сума на тези потенциални разлики в една верига произвежда един от компонентите на топлоелектрическа, който се нарича по-голямата част.
Принос thermoelectromotive ефект дава и електронни плъзгане фонони. Ако твърдо тяло има температурен градиент, броят на фонони. преминаване от горещия край на студа, ще бъде по-голяма, отколкото в обратна посока. В резултат на сблъсъци с електрони феноли могат да се проточат миналото и в студения край на пробата ще се натрупват отрицателен заряд (най-горещо - положително), докато потенциалната разлика, произтичаща балансира плъзгане ефект; Тази потенциална разлика представлява трети компонент на thermoelectromotive сила, която при ниски температури, може да бъде в десетки или стотици пъти по-големи от по-горе. Магнитите наблюдавани допълнителен компонент на thermopower дължи на ефекта на плъзгане на електрони от magnons.
В метали, плътността на проводимост на електрони е висока и независима температура. Енергията на електрон е и почти не зависи от температурата, толкова метали thermopower е много малък. Относително големите стойности на топлоелектрическа достига полуметали и сплави, където концентрацията на носител е значително по-малко, в зависимост от температурата, както и някои преходни метали и техните сплави (например сплави на Pd с Ag топлоелектрическа достига 86 микроволта / ° С). В последния случай, електронната плътност е висока. Въпреки това, термоелектрически голям дължи на факта, че средната енергия на електроните на проводимостта е много различна от енергията на Ферми. Понякога бързи електрони имат по-нисък капацитет дифузия, отколкото бавно и топлоелектрическа в съответствие с тези промени знак. Големината и знака на топлоелектрическа също зависи от формата на повърхността на Ферми. На метали и сплави с различни сложни повърхности Ферми могат да осигурят последния топлоелектрическа на обратен знак принос към thermopower и могат да бъдат равни на или близо до нула. Знакът на thermopower на определени метали се възстановява при ниски температури в резултат на електрони плъзгане фонони.
В р-тип полупроводници се натрупват в студените контактни отвори и горещо - остава некомпенсиран отрицателен заряд (когато само аномално механизъм разсейване или плъзгане ефект не доведе до промяна на знака на thermopower). В Термопреобразователи, състояща се от дупка и електрон полупроводникови thermopower добавя. В смесените провеждане на полупроводници до студен контакт и разсеяни електрони и дупки, и таксите са взаимно компенсирани. Ако концентрацията и подвижността на електроните и дупките са еднакви, при thermoelectromotive сила е нула.
При условия, където по проводник, през които протича ток, съществува температурен градиент, с посоката на тока съответства на движение на електрони от горещия край на студа, по време на прехода от горещо точка на охладител, електрони прехвърлят излишната енергия към околните атоми (генерира топлина) и в обратна посока на текущата преминаване областта от студено на горещо попълване им енергия от околната атома (топлина се абсорбира). Това обяснява (на първо приближение) Thomson явление. В първия случай, електроните се забавя, а вторият - се ускоряват от областта на топлоелектрическа, който променя стойността на тон, а понякога и ефекта на знака.
Причината за ефекта на Пелтие, е, че средната енергия на електроните, участващи в ток за прехвърляне зависи от тяхната енергия спектър (лента структура на материала), концентрацията на електрони и механизмът на тяхното разсейване, и следователно различни проводници. В прехода от един проводник в друг електронен трансфер на излишната енергия или атоми или допълване на липса на енергия за профила си (в зависимост от текущия посока). В първия случай в близост до контакта е освободен, а вторият - Пелтие топлината се абсорбира. Да разгледаме случая, когато посоката на тока съответства на прехода на електрони от полупроводника в метала. Ако електроните на ниво примес на полупроводника, може просто да се движат под въздействието на електрическо поле, като електроните на проводимост, а средната електронна енергия ще е равна на енергията на Ферми на метала, в тях ток чрез контакт не би нарушило топлинно равновесие (Qn = 0). Но в производството на полупроводници, електроните са локализирани при нива на примеси и проводимост на електрони енергия е много по-високи от нивото на Ферми в метала (и зависи от механизма на разсейване). Обръщайки се към метала проводни електрони се откажат от излишната енергия; и където топлината Пелтие освободен. В обратна посока на тока в метала за полупроводникови може да премине само тези електрони, чиято енергия е над дъното на проводимост групата на полупроводника. Термично баланс в метала е счупен и по този начин възстановява поради термичните колебанията на кристалната решетка. По този начин абсорбира Пелтие топлина. При контакта на две полупроводници или два метали се отделя и (или) абсорбира Пелтие топлина се дължи на факта, че средната енергия на електроните, които участват в текущата от двете страни на контакта варира.
По този начин, причината за всички T. I. - липса на термично равновесие в потока на носители (т.е., разликата в средната електронна енергия поток от Ферми енергия). Абсолютните стойности на термоелектрически коефициенти увеличават с намаляване на концентрацията носител; така че в полупроводници са в десетки или стотици пъти по-големи, отколкото в метали и сплави.
библиография- Zhuze В. П. Gusenkova EI Библиография на термоелектричество, Москва-Ленинград 1963; Ioffe А. Ф. Semiconductor термодвойки, Москва-Ленинград 1960; Ziman Джон. Електроните и фонони, транс. от английски език. М. 1962; Popov М. М. Термометрия и калориметрия, 2-ро издание. Москва, 1954; Stilbans LS Semiconductor физика, М. 1967.