材料的热电性质课件1

1、2.2 材料的热电性能 材料的两端存在 电位差产生电流， 温度差产生热流。从电子论的观点看，在金属和半导体中，无论是电流还是热流，都与电子有关。故温度差，电位差，电流，热流之间存在交叉联系，这就构成了热电效应。2022/9/262.2 材料的热电性能 材料的两端存在从电子论的观点看，在一 帕耳帖效应 二 汤姆逊效应三 塞贝克效应三个基本热电效应2022/9/26一 帕耳帖效应 三个基本热电效应2022/9/24一 帕耳帖效应将铜、铋两根金属丝的端点互相连接（A,B处）成为一闭合回路。将两根铋丝分别接到直流电源的正、负极上，通电后发现A接头变冷，吸热效应；B接头变热，发生了放热效应，这个现象称为

2、帕尔帖效应1 定义：2022/9/26一 帕耳帖效应将铜、铋两根金属丝的端点互相连接（A,B处）成2 分析原因：不同的金属，电子状态不同，铜铋接触时，电子从12，1中电子减少，2中电子增多。1电位为正，2电位为负。这样不同金属的接触面处产生的电势称接触电势差（V12）+ 1e 2V122022/9/262 分析原因：+ 1V122022/9A处： 通电后，外加电场使电子移动形成电子电流,接触电势差V12将阻碍电子的运动，电子动能减小，减速的电子与金属离子碰撞，从金属原子那里获得能量，金属 离子能量减小，从而使该处温度降低，变冷，须从外界吸热。eeV12V122022/9/26A处： eeV12

3、V122022/9/24B处：通电后，接触电势差V12将加速电子的运动，电子动能增加，加速的电子与金属离子碰撞，把获得的动能交给金属原子，金属离子能量增加，从而B处温度增加，变热，须放热。eeV12V122022/9/26B处：eeV12V122022/9/24帕尔帖效应的应用制冷 热电效应的大小主要取决于两种材料的热电势。纯金属材料的导电性好，导热性也好。用两种金属材料组成回路，其热电势小，热电效应很弱，制冷效果不明显(制冷效率不到1%)。 半导体材料具有较高的热电势，可以成功地用来做成小型热电制冷器。2022/9/26帕尔帖效应的应用制冷 热电效应的大小主要取决 图示出N型半导体和P型半导

4、体构成的热电偶制冷元件。用铜板和铜导线将N型半导体和P型半导体连接成一个回路，铜板和铜导线只起导电的作用。 回路中接通电流时，一个接点变热，一个接点变冷。如果改变电流方向，则两个接点处的冷热作用互易，即：原来的热接点变成冷接点，原来的冷接点变成热接点。热电制冷元件2022/9/26 图示出N型半导体和P型半导体构成的热电偶制冷元件。用铜板 热电制冷器它不需要一定的工质循环来实现能量转换，没有任何运动部件。热电制冷的效率低，半导体材料的价格又很高，而且，由于必须使用直流电源，变压和整流装置往往不可避免，从而增加了电堆以外的附加体积。所以热电制冷不宜大规模和大冷量便用。但由于它的灵活性强，简单方便

5、，使用可靠，冷热切换容易，非常适宜于微型制冷领域或有特殊要求的用冷场所。例如，为空间飞行器上的科学仪器、电子仪器、医疗器械中需要冷却的部位提供冷源等。2022/9/26 热电制冷器它不需要一定的工质循环来实现能量转换，没有任何1.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.050.1mm，以防按键死键。3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。传统机械按键结构层图：按键开关键PCBA1.什么是

6、传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压二 汤姆逊效应当金属导线两端，温度不同，通过电流，发现，若电流方向与热端方向一致时产生放热，反之吸热。这就是汤姆逊效应。1 定义：IT1T2+T1 T22022/9/26二 汤姆逊效应当金属导线两端，温度不同，通过电流，发现，若电温差电势原理图金属两端存在温差：T1 高 温 T2 低 温高温电子动能大，低温电子动能小，电子将从T1 T2， 并在T2处堆积从而在金属到体内出现电势差，称为温差电势差 V(T1,T2）扩 散2 分析原因：V(T1,T2)T1T2+2022/9/26温差电势原理图金属两端存在温差：T1 高 温扩 散2 分析V(T1,T

7、2)T1T2I+外加电流与V(T1,T2)同向电子从T2 T1被V(T1,T2)加速在与金属离子碰撞中传给金属离子能量，使整个金属能量升高，放出热量。2022/9/26V(T1,T2)T1T2I+外加电流与V(T1,T2)T1T2I+外加电流与V(T1,T2)反向电子从T1 T2被V(T1,T2)减速在与金属离子碰撞中获得来自金属离子的能量，使整个金属能量降低，吸收热量。2022/9/26V(T1,T2)T1T2I+外加电流与三 塞贝克效应把两种不同的金属导体1，2组成闭合回路，两接点分别置于T1和T2（设T1T2）两不同温度时，则在回路中就会产生热电势，形成回路电流。这种现象称塞贝克效应。1

8、2T1T21 定义：2022/9/26三 塞贝克效应把两种不同的金属导体1，2组成闭合回路，两接点帕尔帖效应两金属接触产生接触电势差 V12(T1)， V12(T2)汤姆逊效应存在温差的金属两端产生温差电势差 V1(T1,T2)， V1(T1,T2)12T1T2-V1(T1,T2)V2(T1,T2)V12(T1)V12(T2)2 分析原因：2022/9/26帕尔帖效应两金属接触产生接触电势差12T1T2-V1(T12T1T2-V1(T1,T2)V2(T1,T2)V12(T1)V12(T2)热电势：热电势与温差有关，一般表达式不同材料具有不同的同种材料温差变化，热电势变化2022/9/2612T1T2-V1(T1,T2)V2(T1,T2)V12(T塞贝克效应的应用用于温度测量的热电偶2022/9/26塞贝克效应的应用用于温度测量的热电偶2022/9/24常用热电偶材料 材料测温范围特点应用铂铹10纯铂0 1000 准确性高，成本高精密测温、标准铱铹10纯铱0 2100 科学研究铱铹40铂铹400 1900 氧化、中性气体镍铁镍铜50 500 50 无电