Seebeck-effektus - studopediya
Seebeck-effektus utal termoelektromos hatást. Ebbe a csoportba tartoznak a Peltier-hatás és a Thomson.
1823-ban T. Seebeck találta, hogy a lánc álló eltérő vezető anyagok, termoelektromos aktuális akkor jelentkezik, ha érintkezők anyagok különböző hőmérsékleten. Ha a kapcsolat megszakad bármely helyen, a potenciális különbség jelenik meg a szakadást végét, az úgynevezett thermoelectromotive erő (termoelektromos). Seebeck bebizonyította, hogy a potenciális különbség egy nyitott áramkört dU függ a hőmérséklet-különbség, és az anyag típusától.
ahol - termoelektromos Seebeck együtthatóval.
dU (# 945;) kell tekinteni a pozitív érték, ha a potenciális forró érintkezés magasabb a potenciális a hideg.
Tekintsük a hatását a példa egy áramkör, amely két eltérő anyagok az 1. és 2. (ábra. 7.11).
Tekintsük a fizikai természet minden mechanizmus.
Tömeges eleme a thermopower. Képzeljük el, hogy a végén a 1 vezeték van egy homogén hőmérséklet-különbség T2-T1. úgy, hogy végig a vezeték a B-A van egy hőmérséklet-gradiens (lásd. ábra. 7.11). Jelenlegi hordozók található a melegebb régiókban rendelkeznek a nagyobb sebesség és energiát igényel, mint azok, amelyek kevésbé fűtött helyiségekben a vezeték. Ezért mozgó vezetőben a forró végén a hideg a díjak kezdődik. Ha töltéshordozók elektronokat, hideg végén túltermelése miatt a negatív töltésű, és a forró - pozitív.
Durva becslés ez a komponens okozhat termoelektromos következik.
Az elektron gáz a vezetőt létrehoz egy nyomás arányos R. elektron koncentráció n
ahol # 274; - az átlagos energia az elektronok.
A hőmérséklet-gradiens okozza ez a nyomásesés, ami képződik kiegyensúlyozására a térerősség PFU.
A feltétele ezen folyamatok egyensúlyának húzhatnak kifejezéseket a nagy termoelektromos együttható
Ez az összetevő az úgynevezett hő- és villamos teromodiffuzionnoy.
Általános szabály, hogy az elektromos vezető # 945; a irányított a forró végén a hideg, de számos átmeneti fémek és ötvözetek vannak kivételek [14].
Felírható differenciális kifejezési forma a rezisztencia komponense thermopower
A kifejezést (7,63) következik, hogy
Összefoglalva a kapcsolati és ömlesztett hő- és villamos eltérés, megkapjuk
A fémek és félvezetők, a kifejezés (7,65) eltérő eredményekre vezet.
ThermoEMF fémekben. Behelyettesítve az átlag elektron energia # 274; és a Fermi energia kifejezést (7,65), megkapjuk a kifejezés a differenciál thermopower fémekben
A szigorúbb számítás eredménye egy kicsit más formában
ahol r - függvényében kitevő.
Az utóbbi kifejezést az következik, hogy a differenciál termoelektromos együttható nő a hőmérséklettel. mivel kT< A termoelektromos félvezetők. Térfogata komponens sokkal nagyobb, mint a fémek, mint van egy erős függését a hordozó koncentrációja a hőmérséklettől. Ezért, kivéve a folyamatok konkrét a fémek, félvezetők, a diffúziós áram hordozók a forró szakaszból, hogy a hideg. A végén a homogén ömlesztett termoelektromos félvezető fordul elő, ami viszont generál sodródás aktuális. A termodinamikai egyensúly a sodródás és diffúziós áram egyenlő, azaz. E. Mi lehet írni azt a kifejezést n-típusú félvezető A megoldás Ennek az egyenletnek vezet a következő kifejezés diffuzionnoyobemnoy termoelektromos komponens. Találunk a kötet eleme a termikus diffúzió hő- és villamos félvezetők. A gáznyomás az elektron nem-degenerált félvezető Behelyettesítve (7,70) a (7,61) ad A pontosabb eredményt ad kifejezést ahol r - függvényében kitevő. A kifejezés a Fermi szint a nem-degenerált n-típusú félvezető felírható Behelyettesítve (7,73) a (7,64), megkapjuk azt a kifejezést termoelektromos teljesítmény félvezetők kontaktnoysostavlyayuschey Összegezve diffúziós (7,69), a termikus diffúzió (7,72) és a térfogati komponense az érintkező tevő thermopower (7,74), megkapjuk a kifejezés a teljes eltérés termoelektromos teljesítményelektronikai félvezető ahol a mínusz jel megfelelően helyezték a polaritás. A p-típusú félvezetők ilyen expressziós a formája A becslés a differenciális thermopower elektronikus germánium n = 10 23 m -3 T = 300K ad a sorrendben a 10 -3 V / K, amely három nagyságrenddel nagyobb, mint a fémek. Elválasztó elektronok fonon jelenik alacsony hőmérsékleten. A mechanizmus a hatás a következő. A jelenlétében a termikus diffúzió mozgását a vezetőben hőmérsékleti gradiens keletkezik fonon a forró végén a hideg átlagsebességgel Jf. Az elektronok, amelyek szétszórva a fonon kap további impulzus magukat mozog a forró hideg végén a vezeték, ami egy termoelektromos Uf. Kiszámítása eltérés thermopower miatt menesztése elektronok fonon azt mutatta, hogy ahol # 964; f és # 964; e - az átlagos relaxációs ideje fonon és elektronok. A használata a Seebeck-effektus alapján történő átalakítására hőenergia árammá. Ezt az átalakítást végezzük termoelektromos generátorok. használó hőenergia a napsugárzás, radioaktív bomlás, kémiai reakciók. Az előnye termoelektromos generátorok a könnyű használat, a hordozhatóság. A fő hátránya - alacsony hatékonyság ( Ezen túlmenően, a Seebeck-effektus használják funkcionális eszközök teploelektroniki. előállító áram impulzusok (média) hatására hő impulzusok.Kapcsolódó cikkek