第六章熱電效應(yīng)

1、第一節(jié)第一節(jié) 塞貝克效應(yīng)塞貝克效應(yīng) 1821年德國物理學(xué)家塞貝克（T.J.Seebach)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)線組成一閉合回路時，若在兩接頭處維持一溫差，回路中就有電流和電動勢產(chǎn)生，后來稱為塞貝克效應(yīng)。其中產(chǎn)生的電動勢稱為溫差電動勢或塞貝克電動勢，上述回路稱為熱電偶或溫差電池。第一節(jié)第一節(jié) 塞貝克效應(yīng)塞貝克效應(yīng) 珀爾貼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)珀爾貼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 珀爾貼效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理珀爾貼效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理 珀爾貼效應(yīng)的應(yīng)用珀爾貼效應(yīng)的應(yīng)用 珀爾帖效應(yīng)引發(fā)的思考珀爾帖效應(yīng)引發(fā)的思考 珀爾貼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)珀爾貼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)： 1834年，珀爾貼發(fā)現(xiàn)當(dāng)有電流年，珀爾貼發(fā)現(xiàn)當(dāng)有電流 通過兩個通過兩個不同導(dǎo)體組成的回路時，除了

2、產(chǎn)生不可逆的不同導(dǎo)體組成的回路時，除了產(chǎn)生不可逆的焦耳熱外，在不同的接頭處分別出現(xiàn)吸熱和焦耳熱外，在不同的接頭處分別出現(xiàn)吸熱和放熱現(xiàn)象，如果把電流反向，吸熱的接頭便放熱現(xiàn)象，如果把電流反向，吸熱的接頭便會放熱，而放熱的接頭便會吸熱，這就是珀會放熱，而放熱的接頭便會吸熱，這就是珀爾貼效應(yīng)。爾貼效應(yīng)。改變電流方向，吸熱、放熱發(fā)生變化改變電流方向，吸熱、放熱發(fā)生變化珀爾貼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)珀爾貼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)：1853年，Q伊西留斯發(fā)現(xiàn)，在每一接頭上熱量的流出率(或流入率)與電流成正比：式中II12是珀爾貼系數(shù)，即單位電流每秒吸收或放出的熱量。單位是：瓦/安，也就是伏特；它的正負(fù)取決于接頭處是吸熱還是放熱（相對

3、于導(dǎo)體本身），吸熱為正，放熱為負(fù)。注意：由于與珀爾貼效應(yīng)相關(guān)的熱傳輸量很小，以及焦耳熱和湯姆孫效應(yīng)同時存在，因此，珀爾貼系數(shù)的測量比較困難。IdtdQ12珀爾貼效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理珀爾貼效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理 如上圖，在兩種金屬接頭處有接觸電位差，設(shè)其電場如上圖，在兩種金屬接頭處有接觸電位差，設(shè)其電場方向是由金屬方向是由金屬1 1指向金屬指向金屬2 2。在接頭。在接頭A A處電流由金屬處電流由金屬2 2流向金流向金屬屬1 1，即電子由金屬，即電子由金屬1 1流向金屬流向金屬2 2，接觸電位差的電場，接觸電位差的電場阻礙阻礙電子電子運(yùn)動，電子在這里要反抗電場力做功運(yùn)動，電子在這里要反抗電場力做功eVeV，它的

4、，它的動能減動能減少少。減速的電子與金屬原子。減速的電子與金屬原子碰撞碰撞，從金屬原子，從金屬原子取得取得動能，動能，從而使從而使溫度降低溫度降低，從外界吸收熱量；在接頭，從外界吸收熱量；在接頭B B處，接觸電處，接觸電位差的電場使電子位差的電場使電子加速加速，電子越過時，動能將增加，被加，電子越過時，動能將增加，被加速的電子與接頭處的原子速的電子與接頭處的原子碰撞碰撞，把獲得的能量，把獲得的能量eVeV交給交給金屬金屬原子，使該處原子，使該處溫度升高溫度升高而釋放熱量。而釋放熱量。 12AB + + + + + +2怎樣增加單位時間里的放熱量（吸熱量）增加單位時間里流過接頭的載流子數(shù)目n即增

5、加電流I增加接觸電位差V選取接觸電位差比較大的材料V的產(chǎn)生是因兩種金屬中載流子濃度差（逸出功不同）所引起的半導(dǎo)體材料IdtdQ改變珀爾貼系數(shù)II半導(dǎo)體的珀爾貼效應(yīng)半導(dǎo)體的珀爾貼效應(yīng)由于金屬的接觸電由于金屬的接觸電位差比較小，況且高溫位差比較小，況且高溫到低溫的熱傳導(dǎo)率比較到低溫的熱傳導(dǎo)率比較大，所以采用大，所以采用導(dǎo)熱率導(dǎo)熱率以以及及電阻率電阻率低的材料低的材料半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料。Pn吸熱放熱珀爾貼效應(yīng)的應(yīng)用珀爾貼效應(yīng)主要用于珀爾貼效應(yīng)主要用于溫差致冷溫差致冷 如左圖：當(dāng)電流方如左圖：當(dāng)電流方向適當(dāng)，向適當(dāng)，B處于的接頭處于的接頭將發(fā)熱，而處于將發(fā)熱，而處于A的接的接頭將吸熱。把頭將吸熱。

6、把B在一熱在一熱源中固定，源中固定，A處金屬將處金屬將會被冷卻，即電能不斷會被冷卻，即電能不斷地把地把A的熱量轉(zhuǎn)移到熱的熱量轉(zhuǎn)移到熱源中。源中。 A A A AB B B BLTHT珀爾貼效應(yīng)的應(yīng)用：1 適用場合：珀爾貼效應(yīng)制冷，溫度可達(dá)適用場合：珀爾貼效應(yīng)制冷，溫度可達(dá)150；優(yōu)點(diǎn)：；優(yōu)點(diǎn)：對小容量致冷，它是非常優(yōu)越的，適用于做各種小型對小容量致冷，它是非常優(yōu)越的，適用于做各種小型恒溫器以及要求無聲、無干擾、無污染的特殊場合。恒溫器以及要求無聲、無干擾、無污染的特殊場合。經(jīng)常用于宇宙飛行器、人造衛(wèi)星、紅外線探測器的冷經(jīng)常用于宇宙飛行器、人造衛(wèi)星、紅外線探測器的冷卻裝置以及在顯微鏡或切片機(jī)的冷臺上用來切割經(jīng)過卻裝置以及在顯微鏡或切片機(jī)的冷臺上用來切割經(jīng)過冷卻的細(xì)胞組織。冷卻的細(xì)胞組織。2 一個特殊的用途：一個特殊的用途： 儲藏食品儲藏食品 ：快捷、方便、無污染，集加熱、冷藏于一：快捷、方便、無污染，集加熱、冷藏于一身。身。 由于本效應(yīng)的兩個接頭中，當(dāng)一個吸熱時，另一由于