Значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов
Значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов
| Железо-константан |
Медь-никель |
Свинец-константан |
|||
| Т, К |
П, мВ |
т, к |
П, мВ |
Т, К |
П, мВ |
| 273 |
13,0 |
292 |
8,0 |
293 |
8,7 |
| 299 |
15,0 |
328 |
9,0 |
383 |
11,8 |
| 403 |
19,0 |
478 |
10,3 |
508 |
16,0 |
| 513 |
26,0 |
563 |
8,6 |
578 |
18,7 |
| 593 |
34,0 |
613 |
8,0 |
633 |
20,6 |
| 833 |
52,0 |
718 |
10,0 |
713 |
23,4 |
Коэффициент Пельтье, являющийся важной технической характеристикой материалов, как правило, не измеряется, а вычисляется через коэффициент Томсона:
П = а * 7,
где П — коэффициент Пельтье, а — коэффициент Томсона, Т— абсолютная температура.
Открытие эффекта Пельтье оказало большое влияние на последующее развитие физики, а в дальнейшем и различных областей техники.
Итак, суть открытого эффекта заключается в следующем: при прохождении электрического тока через контакт двух проводников, сделанных из различных материалов, в зависимости от его направления, помимо джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло, которое получило название тепла Пельтье. Степень проявления данного эффекта в значительной мере зависит от материалов выбранных проводников и используемых электрических режимов.
Классическая теория объясняет явление Пельтье тем, что электроны, переносимые током из одного метала в другой, ускоряются или замедляются под действием внутренней контактной разности потенциалов между металлами. В первом случае кинетическая энергия электронов увеличивается, а затем выделяется в виде тепла. Во втором случае кинетическая энергия электронов уменьшается, и эта убыль энергии пополняется за счет тепловых колебаний атомов второго проводника. В результате происходит охлаждение. Более полная теория учитывает изменение не потенциальной энергии при переносе электрона из одного металла в другой, а изменение полной энергии.
Эффект Пельтье, как и многие термоэлектрические явления, выражен особенно сильно в цепях, составленных из полупроводников с электронной (п-тип) и дырочной (р-тип) проводимостью. Такие полупроводники называются, соответственно, полупроводниками с n- и р-типом проводимости или просто полупроводниками n- и р-типа.
Рассмотрим термоэлектрические процессы, происходящие в контакте таких полупроводников.
Допустим, электрическое поле имеет такое направление, что электроны в полупроводнике n-типа и дырки в полупроводнике р-типа будут двигаться навстречу друг другу- Электрон из свободной зоны полупроводника п-типа после прохождения через границу раздела попадает в заполненную зону полупроводника р-типа и там занимает место дырки. В результате такой рекомбинации освобождается энергия, которая выделяется в контакте в виде тепла. Этот процесс иллюстрирует Рисунок 18.11.
