珀耳帖效应

材料工程术语

珀耳帖效应是指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。这是J.C.A.珀耳帖在1834年发现的。如果电流通过导线由导体1流向导体2，则在单位时间内，导体1处单位面积吸收的热量与通过导体1处的电流密度成正比。

简介

当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。这是J.C.A.珀耳帖在1834年发现的。电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。这一效应是可逆的，如果电流方向反过来，吸热便转变成放热。

效应的发现

1834年法国科学家珀尔贴发现了热电致冷和致热现象－即温差电效应。由N、P型材料组成一对热电偶，当热电偶通入直流电流后，因直流电通入的方向不同，将在电偶结点处产生吸热和放热现象，称这种现象为珀尔帖效应。

半导体制冷器

半导体制冷器，也叫热电制冷器或温差制冷器，它采用了珀耳帖效应。

塞贝克效应

如果两种不同的导体连接成回路，且两接头的温度T1和T2不同时，则回路中产生电动势,会有电流出现。此现象是T.J.塞贝克在1821年发现的。温差电动势与两接头的温度势及两种材料的性质有关，可用温差电动势率S12，即单位温差产生的电动势来描述这一效应。

汤姆孙效应

1856年W.汤姆孙(即开尔文)用热力学分析上述两种温差电效应时指出，还应有第三种温差电现象存在。后来有人在实验上发现，如果在存在温度梯度的均匀导体中通有电流时，导体中除了产生不可逆的焦耳热外，还要吸收或放出一定的热量，这一现象定名为汤姆孙效应。在单位时间和单位体积内吸收或放出的热量与电流密度j及温度梯度成正比。

三种效应的关系

温差电现象：在固态或液态导体中，利用三种相互关联的现象：塞贝克效应、珀耳帖效应和汤姆孙效应（包括磁场对每个效应的影响），把内能直接转换成电能(或其逆过程)的现象。

这三种热电现象都是可逆的。

在半导体中同样存在着上述三种温差电现象，而且效应比金属导体中显著得多。如金属中温差电动势率约为0～10微伏/摄氏度之间，在半导体中常为几百微状/摄氏度，甚至达到几毫伏/摄氏度。因此金属中的塞贝克效应主要用于温差电偶（用作温度计）；而半导体可用于温差发电。珀耳帖效应可用于致冷。一级致冷，温差可达50～60°C；二级致冷可达70～80°C；三级致冷可达90～100°C。由于低温下材料的致冷性能变差，所以一般只作到三级左右。

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