Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления и их использование. Эффекты Пельтье и Томсона

Контактная разность потенциалов — это разность потенциалов, возникающая при соприкосновении двух различных проводников, находящихся при одинаковой температуре.

  Согласно второму закону Вольта, в замкнутой цепи, состоящей из нескольких металлов, находящихся при одинаковой температуре, э.д.с. не возникает, т. е. не происходит возбуждения электрического тока. Однако если температура контактов не одинакова, то в цепи возникает электрический ток, называемый термоэлектрическим. Явление возбуждения термоэлектрического тока (явление Зеебека), а также тесно связанные с ним явления Пельте и Томсона называются термоэлектрическими явлениями - совокупность физических явлений, обусловленных взаимосвязью между тепловыми и электрическими процессами в металлах и полупроводниках.

  Явление Пельтье (1834). термоэлектрическое явление переноса энергии при прохождении электрического тока в месте контакта(спая) двух разнородных проводников, от одного проводника к другому.

Величина перемещённой энергии и направление её переноса зависят от вида контактирующих веществ и от направления и силы протекающего электрического тока

Q — количество выделенного или поглощённого тепла;

I— сила тока;

t— время протекания тока;

П — коэффициент Пельтье, который связан с коэффициентом термо-ЭДС

 Явление Томсона (1856). одно из термоэлектрических явлений, заключающееся в том, что в однородном неравномерно нагретом проводнике с постоянным током, дополнительно к теплоте, выделяемой в соответствии с законом Джоуля — Ленца, в объёме проводника будет выделяться или поглощаться дополнительная теплота Томсона в зависимости от направления тока.

Количество теплоты Томсона пропорционально силе тока, времени и перепаду температур, зависит от направления тока.

В общем случае, количество тепла, выделяемое в объёме dV, определяется соотношением:

 

где τ — коэффициент Томсона.

24. Контакт двух полупроводников с различным типом проводимости (p-n переход). Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы)

Полупроводниковое устройство, содержащее один p-n-переход, называется полупроводниковым (кристаллическим) диодом. Полупроводниковые диоды по конструкции делятся на точечные и плоскостные.

p-n-Переходы обладают не только прекрасными выпрямляющими свойствами, но могут быть использованы также для усиления. Приборы, предназначенные для этих целей, получили название полупроводниковых триодов или транзисторов.

p-n- переход, является границей, разделяющей области с дырочной (р) и электронной (n) проводимостями. Через границу раздела этих областей происходит диффузия электронов из n-полупроводника в р-полупроводник и дырок – в обратном направлении. При этом в электронном полупроводнике появляются нескомпенсированные положительные ионы донорной примеси, а в дырочном – нескомпенсированных отрицательных ионов акцепторной примеси.

Таким образом, р-n-переход пропускает ток в одном направлении и не пропускает его в противоположном направлении. Это свойство используется в приборах, называемых полупроводниковыми диодами, для преобразования переменного тока в постоянный, то есть для выпрямления тока.