熱電效應(yīng)(peltier–seebeck效應(yīng))是溫度差與電壓之間的直接轉(zhuǎn)換,反之亦然。當(dāng)每邊有不同的溫度時(shí),熱電裝置產(chǎn)生的電壓。反之,當(dāng)施加給它電壓時(shí),它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)溫差。在原子尺度,溫度梯度導(dǎo)致材料中的載流子從熱端向冷端擴(kuò)散,類似于古典的氣體受熱膨脹,因此產(chǎn)生電流。
這種效應(yīng)可以用來發(fā)電、測(cè)量溫度或改變物體的溫度。由于加熱和冷卻的方向是取決于施加電壓的極性,因此,熱電裝置是一種有效的溫度控制器。
seebeck效應(yīng):溫差—→電壓 (b) peltier效應(yīng):電壓—→溫差
熱電效應(yīng)(peltier–seebeck效應(yīng))
seebeck效應(yīng):
1821年, seebeck發(fā)現(xiàn),在兩種不同金屬組成的閉合線路中,如果兩接觸點(diǎn)的溫度不同,其周圍使指南針磁鐵偏轉(zhuǎn)。seebeck最初認(rèn)為這是由于溫差所引起的磁性所致。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)后,他很快就發(fā)現(xiàn)這是由于溫差所引起的電流導(dǎo)致的磁鐵偏轉(zhuǎn),而且符合電流感應(yīng)定律。更具體地說,溫差產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)(電壓),它在封閉的回路中產(chǎn)生電流,這種效應(yīng)被稱為seebeck效應(yīng)。
thomas johann seebeck, german(1770-1831)
seebeck效應(yīng)產(chǎn)生的電壓與兩種材料之間交界處的溫度差成正比。該比例常數(shù)被稱為seebeck系數(shù),也通常稱為熱電勢(shì)或熱電。該seebeck電壓不依賴于沿兩種材料在兩個(gè)交界處之間的溫度分布。這種效應(yīng)是一個(gè)熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫物理基礎(chǔ)。
塞貝克效應(yīng) (發(fā)電)
peltier效應(yīng):
1834年,法國人peltier發(fā)現(xiàn),當(dāng)直流電流通過兩種不同導(dǎo)電材料組成的閉合線路時(shí),就會(huì)使一個(gè)接點(diǎn)變冷,另一個(gè)變熱。為了實(shí)際應(yīng)用中加大制冷量,會(huì)在兩個(gè)板塊之間安裝多組電堆,一塊板被冷卻,另一塊被加熱。
jean charles athanase peltier, french (1785-1845)
peltier效應(yīng) (制冷)
半導(dǎo)體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),決定了它產(chǎn)生的溫差電現(xiàn)象比其他金屬要顯著得多。因此熱電制冷一般采用半導(dǎo)體材料,如碲化鉍等。
半導(dǎo)體制冷器的特點(diǎn):
(1)導(dǎo)體制冷不用制冷劑,故無泄漏、無污染、清潔衛(wèi)生。
(2)半導(dǎo)體制冷無機(jī)械傳動(dòng)部分,無噪聲、無磨損、壽命長,可靠性高。
(3)冷卻速度與制冷溫度可通過改變工作電流的大小任意調(diào)節(jié),靈活性很大。
(4)可用改變電流方向來達(dá)到冷熱端互換的目的,故可用于高低溫恒溫器。
(5)體積和功率都可做得很小。
(6)制冷效率低。要求的溫差越大,所需的級(jí)數(shù)越多,制冷效率越低。
(7)需要直流電源,增加了半導(dǎo)體制冷器使用的局限性。
(8)焊接強(qiáng)度低。使用的高溫范圍不高,熱端的散熱非常重要。
半導(dǎo)體制冷一般用在小型空調(diào)器、小型低溫冰箱和低溫醫(yī)療器具等制冷量較小的場(chǎng)合。