熱電之熱電效應

    在材料中存在電位差時會產(chǎn)生電流，存在溫度差時會產(chǎn)生熱流。從電子論的觀點來看，在金屬和半導體中，不論是電流還是熱流都與電子的運動有關系，故電位差、溫度差、電流、熱流之間存在著交叉聯(lián)系，這就構成了熱電效應。這種熱電現(xiàn)象很早就被發(fā)現(xiàn)，它可以概括為三個基本的熱電效應。

（1）賽貝克效應

    1821年德國科學家賽貝克發(fā)現(xiàn)，當兩種不同的導體組成一個閉合回路，且兩接點處溫度不同，則回路中將產(chǎn)生電勢和電流，這種現(xiàn)象稱賽貝克效應，如下圖所示，相應的電勢稱為熱電勢或溫差電勢，其方向取決于溫度梯度的方向。

    鉑佬——鉑熱電偶可測1700℃高溫，鎳鉻——鎳硅熱電偶有高的靈敏度和與溫度成正比的熱電勢，銅——康銅熱電偶在高于室溫直至15K的溫度范圍仍具有高靈敏度，低于4K的溫度可用特種金鉆合金——銅熱電偶或金鐵合金——鎳鉻熱電偶。熱電偶測溫被廣泛用于科研和工業(yè)生產(chǎn)中。

    半導體的塞貝克效應則用于溫差發(fā)電，由于半導體溫差發(fā)電機的體積小、重量輕、結構簡單、工作安靜、無干擾并可利用多種熱源（如煤熱、油熱、地熱、海洋溫差)等優(yōu)點，且可在惡劣條件下工作，故適于做空間飛行器、海底電纜系統(tǒng)、海上燈塔、石油井臺及無人島嶼上觀測站的輔助電源，還可以用于心臟起搏器中。另外，由于熱電性與材料的成分和組織有密切關系，故利用熱電性分析合金的成分及組織變化也是一種很有效的方法，如熱電性可用于研究合金的時效和鋼材的回火。

（2）帕爾帖效應

1834年珀爾帖發(fā)現(xiàn)電流通過兩種金屬時，將會使接點吸熱或放熱。如果電流從一個方向流過接點使接點吸熱，那么電流反向后就會使其放熱。在兩種金屬的閉合回路中，若電流方向在接點處與塞貝克效應產(chǎn)生的熱電流方向一致時，該接點就要吸熱；這時，另一端的接點處電流方向?qū)⑴c塞貝克效應的熱電流方向相反，該接點就要放熱。這一現(xiàn)象稱為珀爾帖效應。單位時間內(nèi)兩種金屬接點吸收（或放出）的熱

帖效應發(fā)生的熱量總是疊加到焦耳熱中或從中減去，而不能以單獨的形式得到。利用焦耳熱與電流方向無關的事實，假設先按一個方向通電，然后按另一方向通電，若從量熱計測到兩種情況的熱量相減即可消去焦耳熱。相減的結果即為珀爾帖熱的兩倍。

    金屬熱電偶的珀爾帖效應小，半導體熱電偶的珀爾帖效應大。珀爾帖效應主要用來進行溫差制冷，溫差可達150℃之多。尤其對小容量制冷相當*，適用于做各種小型恒溫器，以及要求無聲、無干擾、無污染等特殊場合，因此可用在宇宙飛行器和人造衛(wèi)星、真空冷卻阱、紅外線探測器等冷卻裝置上。

（3）湯姆遜效應

1847年湯姆遜發(fā)現(xiàn)，當電流通過一根有溫度梯度的金屬導線時，則在導體中除產(chǎn)生焦耳熱外，還要產(chǎn)生額外的吸熱或放熱現(xiàn)象，這種熱電現(xiàn)象稱為湯姆遜效應，電流方向與導線中熱流方向一致時產(chǎn)生放熱效應，反之產(chǎn)生吸熱效應。