Термоэдс - электродвижущая сила U, возникающая в электрич. цепи, состоящей из неск. разнородных
проводников, контакты между к-рыми имеют разл. температуры (Зе-ебека эффект). Если электрич. цепь состоит из двух разл. проводников, она наз. термоэлементом
или термопарой .Величина T. зависит только от температур горячего T1
и холодного T2 контактов и от материалов проводников.
В небольшом интервале температур (0-100 oC) U=a(T1- T2). Коэф. а, называемый коэф. Зеебека или термоэлектрич. способностью пары,
термосилой, коэф. Т., удельной Т., зависит от материала проводников и интервала
температур (табл.).
Цифры, приведённые в табл.,
условны, т. к. T. чувствительна к микроскопия. кол-вам примесей, к ориентации
кристаллич. зёрен. T. может возникнуть в цепи, состоящей и из одного материала,
если его разные участки подвергались разл. технол. операциям. Она не меняется
при последоват. включении в цепь любого кол-ва др. материалов, если появляющиеся
при этом дополнит. места контактов поддерживают при одной и той же температуре.
Значения a для
некоторых металлов и сплавов
по отношению к Pb
П р и м е ч а н и е.
Знак "+" указывает, что ток течёт
от Pb к данному металлу через более нагретый
спай, а знак " -"-через холодный спай.
Если вдоль проводника существует
градиент температуры, то электроны на горячем конце приобретают более высокие энергии
и скорости. В полупроводниках, кроме того, концентрация электронов растёт с
температурой. В результате возникает поток электронов от горячего конца к холодному,
на холодном конце накапливается отрицат. заряд, а на горячем остаётся нескомпенсир.
положит. заряд. Накопление заряда продолжается до тех пор, пока возникшая разность
потенциалов не вызовет равный обратный поток электронов. Алгебраич. сумма таких
разностей потенциалов в цепи создаёт одну из составляющих Т., к-рую наз. объёмной.
Другие составляющие T. связаны с температурной зависимостью контактной разности
потенциалов и с эффектом увлечения электронов фононами. T. к. число
фононов, движущихся от горячего конца к холодному, больше, чем число электронов,
движущихся навстречу, то в результате увлечения ими электронов на холодном конце
накапливается отрицат. заряд. Эта составляющая Т., называемая T. у в л е ч е
н и я, при низких темп-pax может быть в десятки и сотни раз больше других. В
магнетиках играет роль также увлечение электронов магнонами.
Термоэдс металлов очень мала,
сравнительно больше T. в полуметаллах и их сплавах, а также в нек-рых
переходных металлах и их сплавах (напр., в сплавах Pd-Ag T. достигает 86 мкВ/К).
Термоэдс в этих случаях велика из-за того, что ср. энергия электронов в потоке сильно
отличается от энергии Ферми. Иногда быстрые электроны обладают меньшим коэф.
диффузии, чем медленные, и T. меняет знак. Величина и знак T. зависят также
от формы ферми-поверх-ности, разл. участки к-рой могут давать в T. вклады
противоположного знака. Знак T. металлов иногда меняется на противоположный
при низких темп-pax. В полупроводниках n-типа на холодном контакте скапливаются
дырки, а на горячем остаётся нескомпенсир. отрицат. заряд (если аномальный механизм
рассеяния носителей заряда или эффект увлечения не приводит к перемене
знака Т.). В термоэлементе, состоящем из полупроводников р- и п-типов,
термоэдс складываются. В полупроводнике со смешанной проводимостью к холодному контакту
диффундируют и электроны и дырки и их заряды взаимно компенсируются. Если концентрации
и подвижности электронов и дырок равны, то T. равна нулю.
Л. С. Стильбанс
|
|
 |
