Seebeck、Peltier 和 Thomson 熱電效應

熱電冰箱和發電機的運行基於熱電現象。其中包括 Seebeck、Peltier 和 Thomson 效應。這些影響既與熱能轉化為電能有關，也與電能轉化為冷能有關。

電線的熱電特性是由於熱量和電流之間的聯繫：

• 塞貝克效應——湧現 熱電動勢 在一連串不均勻的電線中，其各部分的溫度不同；
• 珀耳帖效應——當直流電流通過兩個不同導體時，它們在接觸時吸收或釋放熱量；
• 湯姆遜效應——當導體通過極點時吸收或釋放熱量（超焦耳），存在溫度梯度的電流。

Seebeck、Peltier 和 Thompson 效應屬於動力學現象。它們與電荷和能量的運動過程有關，因此常被稱為轉移現象。晶體中電荷和能量的定向流動是由外力產生和維持的：電場、溫度梯度。

粒子的定向流動（特別是電荷載流子 - 電子和空穴) 也發生在這些粒子的濃度梯度存在的情況下。磁場本身不會產生定向的電荷或能量流，但它會影響其他外部影響產生的流動。

塞別科夫效應

塞貝克效應是，如果在由多個不同導體組成的開路電路中，一個觸點保持溫度 T1（熱端），另一個保持溫度 T2（冷端），則在 T1 不等於 T2 的條件下兩端的熱電動勢 E 出現在電路上。當觸點閉合時，電路中出現電流。

塞別科夫效應：

在導體中存在溫度梯度的情況下，電荷載流子的熱擴散流動發生從熱端到冷端。如果電路是開路的，那麼載流子就會聚集在冷端，如果這些是電子，載流子就會帶負電，如果是空穴傳導，就會帶正電。在這種情況下，未補償的離子電荷保留在熱端。

由此產生的電場減慢了載流子向冷端的運動，並加速了載流子向熱端的運動。溫度梯度形成的非平衡分佈函數在電場的作用下發生偏移並發生一定程度的變形。所得分佈使得電流為零。電場強度與引起它的溫度梯度成正比。

比例因子的值及其符號取決於材料的特性。只有在由不同材料組成的電路中才能檢測塞貝克電場和測量熱電動勢。潛在接觸的差異對應於接觸材料的化學勢差異。

珀耳帖效應

珀耳帖效應是當直流電通過由兩個導體或半導體組成的熱電偶時，接觸點會釋放或吸收一定量的熱量（取決於電流的方向）。

當電子通過電接觸從 p 型材料移動到 n 型材料時，它們必須克服能壘並從晶格（冷結）獲取能量才能這樣做。相反，當從 n 型材料變為 p 型材料時，電子會向晶格（熱結）提供能量。

珀耳帖效應：

湯姆遜效應

湯姆遜效應是指當電流流過其中產生溫度梯度的導體或半導體時，除了焦耳熱外，還會釋放或吸收一定量的熱量（取決於電流的方向）。

這種效應的物理原因與自由電子的能量取決於溫度這一事實有關。然後電子在熱化合物中比在冷化合物中獲得更高的能量。自由電子的密度也隨著溫度的升高而增加，導致電子從熱端流向冷端。

正電荷聚集在熱端，負電荷聚集在冷端。電荷的重新分佈阻止了電子的流動，並且在一定的電位差下，完全停止了它。

上述現像在具有空穴傳導的物質中以類似的方式發生，唯一的區別是負電荷聚集在熱端，帶正電的空穴聚集在冷端。因此，在具有混合導電性的物質中，湯姆遜效應可以忽略不計。

湯姆遜效應：

湯姆遜效應尚未找到實際應用，但可用於確定半導體的雜質電導率類型。

Seebeck 和 Peltier 效應的實際應用

熱電現象：Seebeck 和 Peltier 效應——在無機器熱電能轉換器中找到實際應用—— 熱電發電機 (TEG)，在熱泵中——冷卻裝置、恆溫器、空調，在測量和控制系統中，如溫度傳感器、熱流（見—— 熱電轉換器).

熱電器件的核心是特殊的半導體元件——換能器（熱電偶、熱電模塊），例如 TEC1-12706。在這裡閱讀更多： Peltier 元件 - 它是如何工作的以及如何檢查和連接