賽貝克效應是指由於(yu) 兩(liang) 種不同電導體(ti) 或半導體(ti) 的溫度差異而引起兩(liang) 種物質間的電壓差的熱電現象。
賽貝克效應的原理可以簡單解釋為(wei) :在兩(liang) 種金屬組成的回路中,如果兩(liang) 個(ge) 接觸點的溫度不同,則在回路中將出現電流,稱為(wei) 熱電流。同時在該電勢差作用下產(chan) 生一個(ge) 反向電荷流,當熱運動的電荷流與(yu) 內(nei) 部電場達到動態平衡時,半導體(ti) 兩(liang) 端形成穩定的溫差電動勢。
賽貝克效應在生活中有諸多應用,例如利用它可製成溫差電偶(熱電偶)來測量溫度,熱電偶溫度計可以測量從(cong) -180℃到+2800℃的溫度範圍。此外,熱電製冷也是利用熱電效應的一種製冷方法,其理論基礎就是固體(ti) 的熱電效應。
塞貝克效應的物理本質是由於(yu) 兩(liang) 種不同電導體(ti) 或半導體(ti) 的溫度差異而引起兩(liang) 種物質間的電壓差的熱電現象。
塞貝克效應,也稱為(wei) 第一熱電效應,是基於(yu) 熱電效應的一種現象,其中當兩(liang) 種不同材料的接觸點處於(yu) 不同溫度下時,它們(men) 之間會(hui) 形成一個(ge) 溫度梯度。如果這兩(liang) 個(ge) 材料具有不同的熱電導率和電子遷移率,那麽(me) 在接觸點附近就會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 電勢差。這種電勢差的形成可以簡單解釋為(wei) 在溫度梯度下導體(ti) 內(nei) 的載流子從(cong) 熱端向冷端運動,並在冷端堆積,從(cong) 而在材料內(nei) 部形成電勢差。同時,在該電勢差作用下產(chan) 生一個(ge) 反向電荷流,當熱運動的電荷流與(yu) 內(nei) 部電場達到動態平衡時,半導體(ti) 兩(liang) 端形成穩定的溫差電動勢。半導體(ti) 的溫差電動勢較大,可用作溫差發電器。
塞貝克效應的成因可以進一步解釋為(wei) 在溫度梯度下,導體(ti) 內(nei) 的載流子從(cong) 熱端向冷端運動,並在冷端堆積,從(cong) 而在材料內(nei) 部形成電勢差。這種電勢差可以通過連接導線來測量和利用。不同材料的賽貝克係數是一個(ge) 重要參數,它描述了單位溫度差異下產(chan) 生的電勢差大小。
塞貝克效應不僅(jin) 在基礎物理研究中具有重要意義(yi) ,其應用價(jia) 值也備受關(guan) 注,特別是在熱電材料的應用方麵。塞貝克效應的物理本質不僅(jin) 解釋了熱電現象的基本原理,也為(wei) 熱電轉換技術、溫度測量、節能應用、熱電製冷以及材料分析等領域提供了理論基礎和技術支持。
Peltier效應
Peltier效應,也稱為(wei) 帕爾帖效應,是一種電熱轉換效應,當電流通過由兩(liang) 種不同導體(ti) 組成的回路時,除了產(chan) 生焦耳熱外,還會(hui) 在不同導體(ti) 的接頭處出現吸熱或放熱的現象。 這個(ge) 效應是法國物理學家Jean-Charles Athanase Peltier在1834年發現的。具體(ti) 來說,當電流從(cong) 一個(ge) 導體(ti) 流向另一個(ge) 時,一個(ge) 接頭會(hui) 放熱,而另一個(ge) 接頭會(hui) 吸熱。這種效應在半導體(ti) 材料中表現得尤為(wei) 明顯,被廣泛應用於(yu) 半導體(ti) 製冷技術中。例如,半導體(ti) 製冷片利用Peltier效應進行製冷,其中一個(ge) 接頭會(hui) 放熱,而另一個(ge) 則吸熱,從(cong) 而實現製冷效果。此外,Peltier效應與(yu) Seebeck效應(溫差電效應)密切相關(guan) ,後者描述的是溫度差異在兩(liang) 種不同導體(ti) 間產(chan) 生電勢差的現象,而Peltier效應則是其逆過程,即電流通過不同導體(ti) 時產(chan) 生溫度差異的現象。
半導體(ti) 製冷片的溫差通常在20-70℃之間。
一、半導體(ti) 製冷片的工作原理
半導體(ti) 製冷片是利用半導體(ti) 材料的熱電效應(帕爾帖效應)來實現製冷的一種技術。當電流通過半導體(ti) 材料時,會(hui) 在不同溫度下產(chan) 生熱電效應,使得材料一側(ce) 產(chan) 生冷卻效應,另一側(ce) 則產(chan) 生加熱效應,在此基礎上可以實現製冷。半導體(ti) 製冷片製冷過程不需要任何製冷劑,也沒有機械運動部件,因此具有體(ti) 積小、重量輕、可靠性高等優(you) 點。
二、半導體(ti) 製冷片溫差的計算方式
半導體(ti) 製冷片的溫差是指冷側(ce) 溫度和熱側(ce) 溫度之間的差值。通常,半導體(ti) 製冷片的溫差在20-70℃之間。具體(ti) 的溫差大小取決(jue) 於(yu) 多方麵因素,如半導體(ti) 材料的性能、電源輸入電壓、散熱器的散熱能力等。一般來說,製冷片廠家會(hui) 根據實際應用需求提供相應的溫差值和製冷能力。