材料的热电性质

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。,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,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， 这个现象称为帕尔帖效应,1 定义：,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

2、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）,A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。,B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。,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，

3、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。,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,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

4、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，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。,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：,T1 T2,温差电势原理图,2 分析原因：,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 定义：,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),2 分析原因：,热电势：,