帕爾貼效應

電流流過兩種不同導體的界面時,將從外界吸收熱量,或向外界放出熱量。這就是帕爾帖效應。由帕爾帖效應產生的熱流量稱作帕爾帖熱,用符號表示。

珀爾帖現象最早是在1821年,由一位德國科學家Thomas Seeback首先發現,不過他當時做了錯誤的推論,並沒有領悟到背後真正的科學原理。到了1834年,一位法國表匠,同時也是兼職研究這現象的物理學家Jean Peltier,才發現背後真正的原因,珀爾帖發現這樣一種現象:用兩塊不同的導體聯接成電偶,並接上直流電源,當電偶上流過電流時,會發生能量轉移現象,一個接頭處釋放熱量變冷,另一個接頭處吸收熱量變熱,這種現象稱作珀爾帖效應。這個現象直到近代隨著半導體的發展才有了實際的套用,也就是[致冷器]的發明(注意,這種叫致冷器,還不叫半導體製冷器)。
帕爾帖(peltire)效應
對帕爾帖效應的物理解釋是:電荷載體在導體中運動形成電流。由於電荷載體在不同的材料中處於不同的能級,當它從高能級向低能級運動時,便釋放出多餘的能量;相反,從低能級向高能級運動時,從外界吸收能量。能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出。
材料的帕爾貼效應強弱用它相對於某參考材料的帕爾貼係數 表示
(4)
式中 I ----- 流經導體的電流,A。
類似的,對於P型半導體和N型半導體組成的電偶,其帕爾貼係數 (或簡單記作 )有 (5)
帕爾貼效應與西伯克效應都是溫差電效應,二者有密切聯繫。事實上,它們互為反效應,一個是說電偶中有溫差存在時會產生電動勢;一個是說電偶中有電流通過時會產生溫差。溫差電動勢率與帕爾貼係數 之間存在下述關係
(6)
式中 T ----- 結點處的溫度,K。
帕爾帖效應:
電荷載體在導體中運動形成電流,由於電荷載體在不同的材料中處於不同的能級,當它從高能級想低能級運動時,就會釋放出多餘的熱量。反之,就需要從外界吸收熱量(即表現為製冷)
所以,半導體電子製冷的效果就主要取決於電荷載體運動的兩種材料的能級差,即熱電勢差。純金屬的導電導熱性能好,但製冷效率極低(不到1%)。半導體材料具有極高的熱電勢,可以成功的用來做小型的熱電製冷器。
經過多次實驗,科學家發現:P型半導體(Bi2Te3-Sb2Te3)和N型半導體 (Bi2Te3-Bi2Se3)的熱電勢差最大,套用中能夠在冷接點處表現出明顯製冷效果。
電子冰櫃簡單結構為:將P型半導體,N型半導體,以及銅板,銅導線連成一個迴路,銅板和導線只起導電作用,迴路由 12V直流電供電,接通電流後,一個接點變冷(冰櫃內部),另一個接頭散熱(冰櫃後面散熱器)。

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