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    • 1.热电效应的定义是什么
    • 2.热电效应原理
    • 3.热电效应的应用
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热电效应

2021/12/01 作者:eefocus_3781508
阅读需 4 分钟
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热电效应是一个由温差产生电压的直接转换,且反之亦然。这个效应可以用来产生电能、测量温度,冷却或加热物体。因为这个加热或制冷的方向决定于施加的电压,热电装置让温度控制变得非常的容易。

1.热电效应的定义是什么

热电效应是当受热物体中的电子(空穴)因随着温度梯度由高温区往低温区移动时,所产生电流或电荷堆积的一种现象。而这个效应的大小,则是用称为thermopower(Q)的参数来测量,其定义为Q=E/-dT(E为因电荷堆积产生的电场,dT则是温度梯度)。

2.热电效应原理

不同的热电效应原理不同,具体原理如下:

1、西伯克效应:有两种不同的导体组成的开路中,如果导体的两个结点存在着温度差,这开路中将产生感应电动势。

2、帕尔贴效应:电流流过两种不同导体的界面时,将从外界吸收热量或向外界放出热量。

3、汤姆孙效应:电流通过具有温度梯度的均匀导体时,导体将吸收或放出热量。

4、在电制冷的分析中,通常忽略汤姆孙效应的影响。在以上的热电效应中,电流反向时是可逆的。由于固体系统中存在具有限温差和热流,所以热电制冷是不可逆的热力学过程。

3.热电效应的应用

热电制冷又称作温差电制冷,或半导体制冷,它是利用热电效应(帕尔帖效应)的一种制冷方法。

1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝,在将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上,通电后,发现一个接头变热,另一个接头变冷。这说明两种不同材料组成的电回路在有直流电通过时,两个接头处分别发生了吸放热现象。这就是热电制冷的依据。

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。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。此时,一个接点变热,一个接点变冷。如果电流方向反向,那么结点处的冷热作用互易。

热电制冷器的产冷量一般很小,所以不宜大规模和大制冷量使用。但由于它的灵活性强,简单方便冷热切换容易,非常适宜于微型制冷领域或有特殊要求的用冷场所。

热电制冷的理论基础是固体的热电效应,在无外磁场存在时,它包括五个效应,导热、焦耳热损失、西伯克(Seebeck)效应、帕尔帖(Peltire)效应和汤姆逊(Thomson)效应。

一般的冷气与冰箱运用氟氯化物当冷媒,造成臭氧层的被破坏.无冷媒冰箱(冷气)因而是环境保护的重要因素.利用半导体之热电效应,可制造一个无冷媒的冰箱。

这种发电方法是将热能直接转变成电能,其转变效率受热力学第二定律即柯诺特效率(Carnotefficiency)的限制.早在1822年西伯即已发现,因而热电效应又叫西伯效应(Seebeckeffect)。

它不但与两结温度有关,且与所用导体的性质有关.这种发电法的优点是没有转动的机械部分,不会有磨损现象,故可长久使用,但欲达高效率需要温度很高的热源,有时利用数层热电物质之层叠(cascade或staging)以达高效率的效果。

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