§3 Термоэлектрические явления

 

            Если температура контактов различных металлов не одинакова, то в цепи возникает электрический ток, называемый термоэлектрическим. Явление возникновения термоэлектрического тока (явление Зеебека), а так же явление Пельтье и Томсона, называется термоэлектрическими явлениями.

  • Явление Зеебека (немецкий физик) 1821г. - возникновение термоэлектрического тока (или термоЭ.Д.С.) в замкнутой цепи последовательно соединенных разнородных проводников, контакты между которыми имеют различную температуру.

    В замкнутой цепи термо Э.Д.С. ~ разности температур.

e = a(T1 - T2)

Объяснение возникновения термо Э.Д.С.:

EF зависит от температуры, Þ, если температура кристаллов различна, то разными будут и внутренние контактные разности потенциалов. Таким образом, сумма скачков потенциалов отлична от нуля и, Þ, возникает в цепи термо Э.Д.С. Диффузия электронов при градиенте температуры в цепи также приводит к появлению термо Э.Д.С.

            Явление Зеебека используется для измерения температур - термопары - представляют собой два разнородных металла, контакты которых находятся при разных температурах.

  • Явление Пельтье (французский ~физик) 1834г.: (обратное к явлению Зеебека), при прохождении тока через контакт двух разнородных металлов в зависимости от его напряжения кроме джоулева тепла (нагревания проводников) выделяется (при одном направлении тока) или поглощается (при другом направлении тока) дополнительная теплота.

 

 

 

 

 

 

QДж~I2, QПельтье ~I; QПельтье > 0 при I® и Qл< 0 при I¬.

Объяснение явления Пельтье:

Электроны по разную сторону спая обладают различной средней энергией. Если электроны, движущиеся по часовой стрелке, пройдут спай В и попадут в область с меньшей энергией, то избыток своей энергии они отдадут кристаллической решетке и спай В будет нагреваться. В спае А электроны переходят в область с большей энергией, забирают часть энергии у кристаллической решетки для выравнивания своей температуры с температурой кристаллической решетки. Таким образом спай А будет охлаждаться.

            Явление Пельтье используется в термоэлектрических полупроводниковых холодильниках.

  • Явление Томсона (1856)

            При прохождении тока по неравномерно нагретому проводнику должно происходить дополнительное выделение (или поглощение) теплоты аналогичной теплоте Пельтье.

Объяснение явления Томсона:

Так как в нагретой части проводника электроны имеют большую среднюю энергию, чем в менее нагретой, то двигаясь в направлении убывания температуры, они отдают часть своей энергии решетке, в результате чего происходит выделение теплоты Томсона. При движении электронов в обратном направлении происходит поглощение энергии (теплоты) Томсона.

 

§4. Контакт металл - полупроводник (л.р. № 8.1) - самостоятельно

§5. Контакт электрического и дырочного полупроводников (полупроводниковый переход) ( л.р. №8.7) - самостоятельно

§6. Полупроводниковые диоды и транзисторы (л.р. №8.7) - самостоятельно

К списку лекций

Главная