4.6. 1ермоэлектрические
эффектьп
в
благороднь|х
металлах
4.0.1.
1ермоэлектрические оффекты и
формулы
связи
термоэлектрипеских коэффициентов
'[ермоэлектринеские
эффекть:
обусловле!|ь|
существова1!ием
в3аимосвя_
3и
между тепловь!ми и электрическими процессами
и
тесно свя3ань! с
явле|{иями
рассеяния
в проводниках. 1,1сследование
этих эффек'гов
поз_
воляет
получить
информацию
об электронной и
фононной
системах,
их
взаимодействии с нерегулярностями кристаллической
решетки,
а так)1(с
служит одним и3 методов
и3учения
'зоттной
структуры твердь|х те,11.
Фсновньтми являются термоэлектринеские
эффектьт
3еебека, ||ельтье
и
1омсона
[186|.
3ффект 3еебека
[187]
заклюнается в том, что
в 3амкнутой электрг.:-
ческой
цепи,
состоящей
'и3
двух
ра3личнь|х
металлов
А ц Б'
контакть1
которь!х имеют
ра3личнь1е
тем!1ературь: ?1
п
72, во3никает термоэле!{-
трическая
движущая
сила
(т.
э.
л.
с.)
АЁ.
Бозникающая
в
цепи
т.э.д.с.
3ависит только от природы проводников
А
тц
Б
и от
ра3ности
темпера_
тур
А7:71*|2
и
нё
3ависит от
формь:
образца
при
условии,
что
ра3-
мерьт образл]а превь||шают
дл;т:ту
свобод::ого пробега
электрона.
Бели-
ч11на 5атт:5д-5':^Ё|^т
(в.к-1)
рассматривается
как т. э.
д.
с.
металла
.4
относительно металла
6;
5д и
5в
-
абсолютнь|е т.
э.
д.
с.
металлов .4 и 3.
3ффект
|1ельтье
[187.|
состоит
в том' что
в месте контакта 3амк-
нутой
электрической
цепи'
состоящет!
т.тз
двух
металлов
А и
Б,
|1р!1 про_
хо)|(дени|!
электричес1(ого
тока
(/)
поглощается
или
вь1деляется 1.ег|л0'
которое
меняет 3на!( при сме!{е
направле}|ия тока.
Фтногление !|лотг1о-
сти потока
тепла
@,
вь|деляемого
в единицу времен[!'
к вел:т.тт;не 1
о::-
ределяет
коэффициент
||ельтье: ||дд:|1д_-[|,:Ф/| (8),
гле
||д
и
||в-
коэффишиенть:
|1ельтье
металлов
.4 и 8.
3ффект ?омсогта
[187]_вь1деление
1'ли поглоще]1ие 1'е]1лоть!
в
проводнике
с электрическим
током' в котором существует перепад
тем_
ператур. Бьлделяемое
при
этом
тепло
_
тепло
1омсот!а
_
характери3у-
ется коэффи:{иентом
1омсопа б:о|^т|
(в.к_1)'
3 отличие
от эффектов 3еебека и |!ельтье, которь|е :лаблгодаются
только
ме)кду
двумя
ра3лич|{ь!ми
металлами
(или
ме)кду
двумя
час_
тями
одного и
того )ке
металла' если они находятся- в
различнь!х
со.
стояниях),
эффект
1омсона тгаблюдается пепосредственно
в одпород|!ом
]1роводнике.
}1е>кду абсолютной т.
э.
д.
с., коэффишиентом ||ель'гье
и
коэф(;гт-
циентом
1омсона
существует свя3ь'
которая является !1рямь1м
след-
ствием
соотнол'шений Фнзагера
[183]'
а именно:
о
-
!43|4!:
||
:
?5.
Фтсюда видно,
что'
и3меряя одну из вел|1ц111{
(5,
о лт |1),
шве лру-
гпе мо'(1{о
получить путем
расчета.
|1очти все
работь!
по термоэлектрическим
эффектам посвяще!!ь|
ис-
сдедовани|о
т.
э.
д'
с. как наиболее простой
для
измере11ия
и
по!1има_
ния
физинест<их
причин' обусловливающих
ее поведе{|ие. [|оэтому
ос-
повное в1!има11ие буАет
улелено
этоЁ характер!|ст!]ке.
:!.6.2.
.|!1етоды
и3мерения термоэлектродвия<ущей
силы
!,нфферегпуктльтуьт[!
лтето0
[166|.
3адае'т'ся град|]е!]т температур А7 гт
1{змеряется
^6
(д_^6/А?).
[радиент
температур
вьтбирается
таким
образом, нтобьт
$
в
этой
области
температур
менялась не3начитель-
|{о'
а
величина
А@ была
А9ст319чц'
больщой
для
измерений.
110
|,1нтееральньлу7 лтето0
[166].
Фдип и3 ко!1|(ов образ:1а поддерх(пва-
ется
пр'{
постояттпо{: температуре 76,
а
температура
другого
1(ог1!(а
1.13ме}|яется.
йзмсряется
воз!1икающая т. э'
д.
с. 5(г)'
лиф(;ере:гцируя
которую
получают
$
(?).
Ёелос.татком интегрального
метода является
его
неприме{!имость
в областях
темпсратур'
где су11]'ествуют
фазовьте
переходь|.
Б
облас:'и |1|1з1(их тем!|ератур, когда
А5 сташов||'гс'|
ма;ло:]
величи-
ной и возникают труд!|ости
с со3да11ием требуемого
градиента
темпе-
ратур'
т.
э.
д.
с.
получают
и3 и3мерений
термоэлектрического
от}|оше_
ния 6
[186].
||реимущество
этого
метода
3аключается
в том, нто в
об_
ласти ни3ких температур тепловь|е
и3мерения осуществить
довольно
просто
и их
точность велика'
что
достигается
исполь3ованием вь1соко_
чувствительных германиевь1х
или
угольнь!х
температур.
.[1,ля
измере-
л:ия 6 не требуется
3нания градиента температур и
в
отличие
от
т.
э.
д.
с. 6
остается постоянпой
величиной
при стремлег|ии темпера-
тур
к нулю.
1. э.
д.
с. в этом
случае
рассчить|вается
по следутоп1еЁ:
формуле:
3
:
6[7,
тАБлпцА
4.14
твмпБРАтуРнАя
зАвисимость АБсолю1ЁФй т. э .д.
с' свинцА
(3)
1189!
(опРвдвлвнА
по измвРвниям
эФФвктА томсо|]А)
т'к
т'к
5,
10_6в.к_1
т'к
5,
10_0в
'
к_1
5'
'0_'в
к-'
|]
0,000
7,180
7,180
7,500
8,000
8,500
9,000
9,500
1
0,000
10,500
1 !
,000
|
1
,500
12,000
12,500
13,000
1 3,500
14,000
1 4,500
15,000
15,500
16,
000
17,000
1
8,000
19,000
20,000
21,000
0,000
0,000
-0
,200
-л
''о
-0,256
-0
,298
-0,343
-0
,388
-0,433
_о,47в
-0,617
-0,556
-0,593
-0,627
-0
,657
-0,684
-о
'7о7
-о,728
-0,745
-0,759
-0
'77о
-0,782
-0
,786
-0,784
-0,779
-0,771
22
'о00
23
,000
24,000
25,000
26,000
27
'о0о
28,000
29,000
30,000
32
,000
34,000
36,000
38,000
40,000
42,000
44,000
46,000
48,000
50,000
55,000
60,000
70,000
80,000
90,000
100,000
-0
,760
-0,748
-0,735
-о
'72|
_о,707
-0
,694
-0
,
681
-0,669
-0,657
-0,636
-0
,617
-0
,
601
-0,
587
-0
,575
-0,564
-0
,555
-0
,548
-о
'542
-0
,537
-0
'
б30
_0
'б27
-0
,
531
-0,544
-0,562
-0,583
110,000
1 20,000
130,000
140,000
1 50,000
160,000
1 70
,000
1
80,000
!90,000
200
,000
21 0,000
220,000
230,000
240,000
250,000
260,000
270,000
280,000
290,000
300,000
310,000
320,000
330
,000
340,000
3б0
'
000
-0,606
-0,631
-0
,656
-0,682
-0,708
-0,734
-0,760
-0
,785
-0,810
-0
,834
-0,
858
-0,
в82
-0,904
-0,927
-0,948
-0,969
-0,989
-1,009
-1,028
_|,о47
-
1
,065
-1
,084
-1,101
-1
,
119
-1
,136
111