Зеебек ефект отнася до термоелектрически ефекти. Тази група включва също така ефекта на Пелтие и Thomson.
През 1823 Т. Зеебек установено, че във веригата, състояща се от различни материали, провеждащи, термоелектрически ток се случва, когато контакти материали имат различна температура. Ако връзката е прекъсната по всяко място, потенциалната разлика се появява на краищата на отворена верига, наречена thermoelectromotive сила (термоелектрически). Зеебек доказано, че потенциалната разлика в отворена верига Du зависи от разликата на температура и материал тип.
при което - термоелектрически Зеебек коефициент.
DU (# 945) се счита за положителна стойност, когато потенциал гореща контакт по-висока от потенциала на студено.
Разглеждане на ефекта на примера на верига, състояща се от две различни материали 1 и 2 (фиг. 7.11).
Помислете за физическата природа на всеки механизъм.
Bulk компонент на thermopower. Си представим, че краищата на проводника 1 има хомогенна температурна разлика Т2-Т1. така че по проводник от В до А има температурен градиент (вж. фиг. 7.11). Актуални носители, намиращи се в по-горещите региони притежават по-голяма скорост и енергия, отколкото тези, които са по-малко отопляеми области на проводника. Ето защо, в проводник движещ се от горещата края на студа на обвиненията започва. Ако такса превозвачи са електрони, студения край се дължи на излишък от отрицателно заредени, и горещо - положителен.
Приблизителна оценка на този компонент може да доведе термоелектрически следва.
газ електрони в проводника създава пропорционално налягане R. електрон концентрация п
където # 274; - средната енергия на електроните.
Наличието на температурен градиент причинява този спад на налягането, която е оформена за балансиране сила на полето на PFU.
От условието за равновесие на тези процеси може да се извлече изрази за по-голямата част от термоелектрически коефициент
Този компонент се нарича топлоелектрическа teromodiffuzionnoy.
Като правило, електронната проводник # 945; на насочена от горещия край на студа, но за няколко преходни метали и сплави изключения [14].
Може ли да бъде написана на диференциалната форма на изразяване на компонента за устойчивост на thermopower
От израза (7.63) следва, че
Обобщавайки контакта и насипни топлоелектрическа разлика, получаваме
В метали и полупроводници, изразът (7.65) води до различни резултати.
Термо в метали. Заместването на средната електронна енергия # 274; и Ферми енергия в експресия (7.65), ние получаваме експресията на диференциалното thermopower с метали
По-строг резултати от изчисленията в малко по-различна форма
където г - в зависимост експонента.
От последния израз следва, че диференциални термоелектрически коефициент се увеличава с температура. тъй като KT< На термоелектрически полупроводници. Обем компонент е много по-голяма, отколкото в метали, тъй като съществува силна зависимост от концентрацията на носител на температура. Следователно, с изключение на процесите, специфични за метали, полупроводници, дифузионна настоящите превозвачи от горещ региона на студ. В краищата на хомогенна маса термоелектрически полупроводника се случи, което от своя страна генерира отклонение ток. В термодинамично равновесие плаващи и дифузионни течения са равни, т.е.. Е. Можем да напише изразяване на полупроводника п-тип Разтворът на това уравнение води до следния израз за diffuzionnoyobemnoy термоелектрически компонент. Намираме компонента на обема на топлинна дифузия топлоелектрически полупроводници. Налягането на газа в електрон не-дегенеративен полупроводника на Замествайки (7.70) в (7.61) дава По-точен резултат дава израз където г - в зависимост експонента. Изразът за нивото на Ферми в полупроводника не-дегенерат п-тип може да се запише като Заместването (7.73) в (7.64), ние получаваме израз за топлоелектрическа в полупроводници kontaktnoysostavlyayuschey Обобщавайки дифузия (7.69), термична дифузия (7.72) и обемния компонент на thermopower контактната съставка (7.74), ние получаваме експресията на общото диференциално топлоелектрическа електронен полупроводника където знак минус поставени в съответствие с полярността. За полупроводници р-тип като израз има формата Оценката на диференциалното thermopower за електронен германий с п = 10 23 m -3 при Т = 300К дава порядъка на 10 -3 V / К, което е три порядъка по-големи, отколкото в метали. Увличане електрони фонони се появява при ниски температури. Механизмът на действие е следният. В присъствието на термично движение дифузия в температурния градиент проводник възниква фонони от горещия край на студа със средна скорост Jf. Електроните, които са разпръснати по фонони получават допълнително импулс се движи от горещия към студения край на проводника, създаване на топлоелектрическа Uf. Изчисляване диференциал thermopower поради отнасяне на електрони фонони показа, че където # 964; е и # 964; д - средното време за релаксация на фотони и електрони. Използването на ефекта Зеебек основава на преобразуването на топлинна енергия в електричество. Това превръщане се извършва в Термогенератор. който се използва топлинната енергия на слънчевата радиация, радиоактивното разпадане, химични реакции. Предимството на термоелектрически генератори е лекотата на използване, преносимост. Основният им недостатък - ниска ефективност ( Освен това, ефектът Зеебек се използва в функционална устройства teploelektroniki. за генериране на токови импулси (медии) под действието на топлина импулси.Свързани статии