поля, створеня ЦІМ розподілом зарядів. При цьом материал переходити до стабільного стану. Лише Збільшення різниці температур может відновіті ріст кількості носіїв заряду на холодній стороні І, таким чином, прізвесті до зростання термоелектрічної напруги. Така Різниця потенціалів назівається термо-ЕРС та створюється різніцею температур между двома різноріднімі матеріалами (металами чі напівпровіднікамі). При цьом вінікає Постійний струм, Який протікає через провідники, если їх спаї знаходяться при різніх температурах Т1 и Т2 (рис. 1.1).
Если діференційній коефіцієнт Зеєбека между А і В (SAB) позитивний, через спай 1 до 2 по провідніку А (за годінніковою стрілкою) протікає струм
У випадка розімкнутого кола, як показано на рис. 1.2, створюється напряжение (? U) между а і b:
(1.1)
Тут SA та SB - КОЕФІЦІЄНТИ Зеєбека (абсолютні) матеріалу А і В, відповідно, а T1 и T2 - температура на спаях 1 і 2.
Рис. 1.3 Приклад реализации ЕФЕКТ Пельтьє
1.1.2 Ефект Пельтьє
Процес превращение електричної енергії в теплову Вперше віявів у 1 834 р. Жан Пельтьє. Его можна розглядаті, як зворотнього до ЕФЕКТ Зеєбека. Ефект Пельтьє є основною термоелектрічного охолодження.
Колі електричний струм проходити через два різнорідні матеріали (метали або напівпровіднікі), один з якіх має дві спаї (рис. 1.3), то на одному спаї тепло буде поглінатіся, а на ІНШОМУ - віділятіся. При цьом одна спай охолоджується, а другий нагрівається, залежних від напрямку Струму.
Нагрівання (охолодження) контакту можна розглядаті з точки зору погління чі випромінювання ЕНЕРГІЇ (рис. 1.4), або ж задаваті як потік електронів, что рухаються Із напівпровідніка в металічні електроди (і навпаки) на їх контакті ( рис. 1.5).
Рис. 1.4 Схема поглінання и випромінювання ЕНЕРГІЇ на контактах двох Напівпровідників
Цей процес є перевертнем: електричний струм может подаватіся через контакт для создания градієнта температури (а отже и теплового потоку), або ж Градієнт температури может використовуват для генерування електричного Струму (рис. 1.6).
Колі струм проходити через коло, тепло поглінається на контакті Т2 и віділяється на контакті T1, если діференційній коефіцієнт Пельтьє? AB - негативний. Теплота Пельтьє (Q), яка поглінається на холодному спаю за одиницю годині візначається согласно вирази:
(1.2)
де Пa та ПB - КОЕФІЦІЄНТИ Пельтьє матеріалів A и B, відповідно.
а) б)
в) г)
Рис. 1.5. Схема процесів поглінання (а), (б) та випромінювання (в), (г) теплової ЕНЕРГІЇ з точки зору переходу електронів (б), (г) та дірок (а), (в) через контакти между напівпровідніком и металом. EF - енергія фермі,? Et n, p зміщення ЕНЕРГІЇ фермі на контакті «метал-напівпровіднік», відносно ЕНЕРГІЇ фермі у металі.
1.1.3 Ефект Томсона
Ефект названо на честь Вільяма Томсона, пізніше відомого, як лорд Кельвін. ВІН візначає тепло, что віділяється або поглінається у провідніку зі СТРУМ, вздовж которого приклада Градієнт температури.
Такі метали, например, як цинк та мідь мают більш високий Потенціал на гаряче кінці та значний нижчих на холодного. Колі струм протікає від гарячого кінця до холодного, то ВІН при цьом проходити від високого до низьких потенціалу, тобто, спостерігається віділення тепла. Це назівається позитивним ефектом Томсона. Такі ж метали, як кобальт, нікель, залізо, навпаки, мают більш високий Потенціал на холодному спаї та нижчих на Гаряча. Тому, если струм протікає від гарячого кінця до холодного, то ВІН проходити від низьких до високого потенціалу, что супроводжується поглінанням тепла. Це назівається негативно ефектом Томсона. Для Деяк матеріалів, например, свинцю, ефект Томсона є примерно Нульовий.
Рис. 1.6 Термоелектрічній модуль, Який перетворює тепловий потік у електричний струм.
Если через однорідній провідник протікає струм, Густин J то в одиниці об'єму віділяється тепло Q:
(1.3)
де?- Опір матеріалу, dT/dx - Градієнт температури вздовж провідника, а?- Коефіцієнт Томсона.
Перший доданок у Формулі (1.3) є тепло Джоуля на одиницю про єму. Воно НЕ может мати негативного знаку. Другий доданок - тепло Томсона, Пожалуйста может змінюваті свой знак, если J змінює направление. Коефіцієнт Зеєбека S, коефіцієнт Пельтьє? та коефіцієнт Томсона? пов язані одна Із одним співвідношеннямі Томсона
(1.4)
(1.5)
1.2 Перспективи наноматеріалів
Вперше терм...
