熱電之熱電效應(yīng)

    在材料中存在電位差時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流，存在溫度差時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱流。從電子論的觀點(diǎn)來(lái)看，在金屬和半導(dǎo)體中，不論是電流還是熱流都與電子的運(yùn)動(dòng)有關(guān)系，故電位差、溫度差、電流、熱流之間存在著交叉聯(lián)系，這就構(gòu)成了熱電效應(yīng)。這種熱電現(xiàn)象很早就被發(fā)現(xiàn)，它可以概括為三個(gè)基本的熱電效應(yīng)。

（1）賽貝克效應(yīng)

    1821年德國(guó)科學(xué)家賽貝克發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，且兩接點(diǎn)處溫度不同，則回路中將產(chǎn)生電勢(shì)和電流，這種現(xiàn)象稱(chēng)賽貝克效應(yīng)，如下圖所示，相應(yīng)的電勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì)或溫差電勢(shì)，其方向取決于溫度梯度的方向。

    鉑佬——鉑熱電偶可測(cè)1700℃高溫，鎳鉻——鎳硅熱電偶有高的靈敏度和與溫度成正比的熱電勢(shì)，銅——康銅熱電偶在高于室溫直至15K的溫度范圍仍具有高靈敏度，低于4K的溫度可用特種金鉆合金——銅熱電偶或金鐵合金——鎳鉻熱電偶。熱電偶測(cè)溫被廣泛用于科研和工業(yè)生產(chǎn)中。

    半導(dǎo)體的塞貝克效應(yīng)則用于溫差發(fā)電，由于半導(dǎo)體溫差發(fā)電機(jī)的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作安靜、無(wú)干擾并可利用多種熱源（如煤熱、油熱、地?zé)帷⒑Ｑ鬁夭?等優(yōu)點(diǎn)，且可在惡劣條件下工作，故適于做空間飛行器、海底電纜系統(tǒng)、海上燈塔、石油井臺(tái)及無(wú)人島嶼上觀測(cè)站的輔助電源，還可以用于心臟起搏器中。另外，由于熱電性與材料的成分和組織有密切關(guān)系，故利用熱電性分析合金的成分及組織變化也是一種很有效的方法，如熱電性可用于研究合金的時(shí)效和鋼材的回火。

（2）帕爾帖效應(yīng)

1834年珀?duì)柼l(fā)現(xiàn)電流通過(guò)兩種金屬時(shí)，將會(huì)使接點(diǎn)吸熱或放熱。如果電流從一個(gè)方向流過(guò)接點(diǎn)使接點(diǎn)吸熱，那么電流反向后就會(huì)使其放熱。在兩種金屬的閉合回路中，若電流方向在接點(diǎn)處與塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生的熱電流方向一致時(shí)，該接點(diǎn)就要吸熱；這時(shí)，另一端的接點(diǎn)處電流方向?qū)⑴c塞貝克效應(yīng)的熱電流方向相反，該接點(diǎn)就要放熱。這一現(xiàn)象稱(chēng)為珀?duì)柼?yīng)。單位時(shí)間內(nèi)兩種金屬接點(diǎn)吸收（或放出）的熱

帖效應(yīng)發(fā)生的熱量總是疊加到焦耳熱中或從中減去，而不能以單獨(dú)的形式得到。利用焦耳熱與電流方向無(wú)關(guān)的事實(shí)，假設(shè)先按一個(gè)方向通電，然后按另一方向通電，若從量熱計(jì)測(cè)到兩種情況的熱量相減即可消去焦耳熱。相減的結(jié)果即為珀?duì)柼麩岬膬杀丁?/span>

    金屬熱電偶的珀?duì)柼?yīng)小，半導(dǎo)體熱電偶的珀?duì)柼?yīng)大。珀?duì)柼?yīng)主要用來(lái)進(jìn)行溫差制冷，溫差可達(dá)150℃之多。尤其對(duì)小容量制冷相當(dāng)*，適用于做各種小型恒溫器，以及要求無(wú)聲、無(wú)干擾、無(wú)污染等特殊場(chǎng)合，因此可用在宇宙飛行器和人造衛(wèi)星、真空冷卻阱、紅外線探測(cè)器等冷卻裝置上。

（3）湯姆遜效應(yīng)

1847年湯姆遜發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流通過(guò)一根有溫度梯度的金屬導(dǎo)線時(shí)，則在導(dǎo)體中除產(chǎn)生焦耳熱外，還要產(chǎn)生額外的吸熱或放熱現(xiàn)象，這種熱電現(xiàn)象稱(chēng)為湯姆遜效應(yīng)，電流方向與導(dǎo)線中熱流方向一致時(shí)產(chǎn)生放熱效應(yīng)，反之產(chǎn)生吸熱效應(yīng)。