塞贝克效应目录隐藏简介原理塞贝克效应电势差的计算公式应用英文名称：Seebeck effect编辑本段简介塞贝克（Seeback ）效应，又称作第一热电效应，它是指由于两种不同电导体或 半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点的 温度不同，则在回路中 将出现电流，称为热电流。塞贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差，该电势差取决于金属的电子逸出功和 有效电子密度这两个基本因素。半导体的温差电动势较大，可用作 温差发电器。编辑本段贡献者托马斯约翰塞贝克1 （也有译做“西伯克”）1770年生于塔林（当时隶属于东普 鲁士，现为爱沙尼亚首都）。塞贝克的父亲是一个具有瑞典血统的 德国人，也许正因 为如此，他鼓励儿子在他曾经学习过的 柏林大学和哥廷根大学学习医学。1802年， 塞贝克获得医学学位。由于他所选择的方向是实验医学中的物理学，而且一生中多半 时间从事物理学方面的教育和研究工作，所以人们通常认为他是一个物理学家。毕业后，塞贝克进入耶拿大学，在那里结识了歌德。德国浪漫主义运动以及歌德 反对牛顿关与光与色的理论的思想，使塞贝克深受影响，此后长期与歌德一起从事光 色效应方面的理论研究。塞贝克的研究重点是太阳光谱，他在1806年揭示了热量和化学对太阳光谱中不同颜色的影响，1808年首次获得了氨与氧化汞的化合物。1812年，正当塞贝克从事应力玻璃中的光偏振现象时，他却不晓得另外两个科学家布鲁斯 特和比奥已经抢先在这一领域里有了发现。1818年前后，塞贝克返回柏林大学，独立开展研究活动，主要内容是电流通过 导体时对钢铁的磁化。当时，阿雷格（Arago ）和大卫（Davy）才发现电流对钢铁的 磁化效应，贝塞克对不同金属进行了大量的实验，发现了磁化的炽热的铁的不规则反 应，也就是我们现在所说的磁滞现象。在此期间，塞贝克还曾研究过光致发光、太阳光谱不同波段的热效应、化学效应、偏振，以及电流的磁特性等等。1820年代初期，塞贝克通过实验方法研究了电流与热的关系。1821年，塞贝克将两种不同的金属导线连接在一起，构成一个电流回路。他将两条导线首尾相连形成 一个结点，他突然发现，如果把其中的一个结加热到很高的温度而另一个结保持低温 的话，电路周围存在磁场。他实在不敢相信，热量施加于两种金属构成的一个结时会 有电流产生，这只能用热磁电流或热磁现象来解释他的发现。在接下来的两年里时间（18221823 ），塞贝克将他的持续观察报告给普鲁士科学学会，把这一发现描述 为“温差导致的金属磁化”。塞贝克确实已经发现了热电效应，但他却做出了错误的解释：导线周围产生磁场 的原因，是温度梯度导致金属在一定方向上被磁化，而非形成了电流。科学学会认为，这种现象是因为温度梯度导致了电流，继而在导线周围产生了磁场。对于这样的解释， 塞贝克十分恼火，他反驳说，科学家们的眼睛让 奥斯特（电磁学的先驱）的经验给蒙 住了，所以他们只会用“磁场由电流产生”的理论去解释，而想不到还有别的解释。但 是，塞贝克自己却难以解释这样一个事实：如果将电路切断，温度梯度并未在导线周 围产生磁场。所以，多数人都认可热电效应的观点，后来也就这样被确定下来了。编辑本段原理由于不同的金属材料所具有的 自由电子密度不同，当两种不同的金属导体接触 时，在接触面上就会发生电子扩散。电子的扩散速率与两导体的电子密度有关并和接 触区的温度成正比。设导体A和B的自由电子密度为NA和NB,且有NANB,电子扩散的结果使 导体A失去电子而带正电，导体B则因获得电子而带负电，在接触面形成电场。这 个电场阻碍了电子继续扩散，达到动态平衡时，在接触区形成一个稳定的电位差，即 接触电势。塞贝克效应电势差的计算公式编辑本段计算公式SA 与 SB 分别为两种材料的塞贝克系数。 如果 SA 与 SB 不随温度的变化而变化， 上式即可表示成如下形式：V=（SB-SA）（T2-T1） 2编辑本段应用塞贝克效应发现之后，人们就为它找到了应用场所。 1、利用塞贝克效应，可制 成温差电偶（thermocouple，即热电偶）来测量温度。只要选用适当的金属作热电偶 材料，就可轻易测量到从一180C到+ 2000 C的温度，如此宽泛的测量范围，令酒精 或水银温度计望尘莫及。现在，通过采用铂和铂合金制作的热电偶温度计，甚至可以 测量高达+ 2800 C的温度！热电偶的两种不同金属线焊接在一起后形成两个结点， 环路电压 VOUT 为热结点 结电压与冷结点（参考结点）结电压之差。因为 VH和VC是由两个结的温度差产生 的，也就是说VOUT是温差的函数。比例因数 a对应于电压差与温差之比，称为 Se ebeck 系数。2、可以用于温差发电。半导体温差发电的主要元件就是半导体温差发电片，它 是由许多的PN结串联起来输出电压的元件，一个 PN结在温差条件下产生电压，把 多个串联形成较大的电压供使用。