к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Эффект Пельтье

Пельтье эффект - выделение или поглощение тепла на контакте двух разнородных проводников в зависимости от направления электрич. тока, текущего через контакт. Открыт Ж. Пельтье (J. Peltier) в 1834. Мощность тепловыделения Q = П₁₂j, где j - плотность тока, П₁₂ = П₁ - П₂(П₁, П₂ - абс. коэф. Пельтье контактирующих материалов, являющихся характеристиками этих материалов). Причина возникновения П. э. заключается в том, что ср. энергия носителей заряда (для определённости электронов), участвующих в электропроводности, в разл. проводниках различна, т. к. зависит от их энергетич. спектра, концентрации и механизма рассеяния (см. Рассеяние носителей заряда). При переходе из одного проводника в другой электроны либо передают избыточную энергию решётке, либо пополняют недостаток энергии за её счёт (в зависимости от направления тока). В первом случае вблизи контакта выделяется, а во втором - поглощается т. н. теплота Пельтье. Напр., на контакте полупроводник - металл (рис.) энергия электронов, переходящих из полупроводника n-типа в металл (левый контакт), значительно превышает энергию Ферми Поэтому они нарушают тепловое равновесие в металле. Равновесие восстанавливается в результате столкновений, при к-рых электроны термализуются, отдавая избыточную энергию кристаллич. решётке. В полупроводник из металла (правый контакт) могут перейти только самые энергичные электроны, вследствие этого электронный газ в металле охлаждается. На восстановление равновесного распределения расходуется энергия колебаний решётки.

Эффект Пельтье на контактах полупроводник n-типа -металл; - уровень Ферми; - дно зоны проводимости полупроводника: - потолок валентной зоны.

На контакте двух полупроводников или двух металлов также выделяется (или поглощается) теплота Пельтье, вследствие того, что ср. энергия участвующих в токе носителей заряда по обе стороны контакта различна.
Выражение для абс. коэф. Пельтье П (носители заряда - электроны) имеет вид

гдеv - кинетич. энергия и скорость электронов, f₁- неравновесная часть функции распределения электронов, - плотность состояний .Как видно из (1), коэф. П представляет собой отклонение ср. энергии носителей в потоке от энергии Ферми отнесённое к единице заряда. Для определения П необходимо знать функцию и найти т. е. решить кинетич. ур-ние. В случае параболич. закона дисперсии электронов проводимости(р) (р - квазиимпульс) и степенной зависимости длины свободного пробега l от энергии при отсутствии вырождения в полупроводнике коэф. П определяется ф-лой

Здесь - параметр рассеяния, Т - абс. темп-pa (см. Рассеяние носителей заряда в твёрдом теле); отсчитывается от дна зоны проводимости.
Как видно из (2), еП но абс. величине может достигать десятков kT. С увеличением концентрации электронов в вырожденном проводнике или уменьшением Т величина П уменьшается и при

Коэф. Пельтье связан с коэф. термоэдст. н. соотношением Томсона:

П=Т.

Это позволяет использовать для оценки П результаты микроскопич. теории для Коэф. Пельтье, являющийся важной техн. характеристикой материалов, как правило, не измеряется, а вычисляется по измерение к-рого более просто.
Эффект Пельтье используется в термоэлектрич. холодильниках и термостатах, а также для управления процессом кристаллизации за счёт выделения или поглощения тепла на границе жидкой и твёрдой фаз при пропускании электрич. тока.

Литература по эффекту Пельтье

Ансельм А. И., Введение в теорию полупроводников, 2 изд., М., 1978;
Аскеров Б. М., Электронные явления переноса в полупроводниках, М., 1985;
Зеегер К., Физика полупроводников, пер. с англ.. М., 1977;
Стильбанс Л. С., Физика полупроводников, М., 1967.

3. М. Дашевский

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира