26. Термоэлектрические явления на спаях (горячие концы) проводников. Термопара и ее работа.

Между тепловыми и электрическими процессами в металлах и полупроводниках имеется взаимосвязь, которая обусловливает явления, называемые термоэлектрическими.

При соприкосновении двух разнородных проводников между ними возникает контактная разность потенциалов, которая зависит от их химического состава и температуры.

Если два разнородных металла привести в соприкосновение, то электроны проводимости будут переходить из одного металла в другой. Если металлы разнородные, то работа выхода электронов может быть различной, может быть различной и концентрация электронов проводимости, поэтому число электронов переходящих из первого металла во второй будет отличаться от числа электронов, переходящих из второго металла в первый.

В результате один металл будет получать некоторый положительный заряд, другой — отрицательный, потенциалы их изменятся и в пространстве, окружающем металлы возникнет электрическое поле. При этом меняются потенциалы у поверхности металлов (внешняя контактная разность потенциалов) и на границе контакта металлов (внутренняя контактная разность потенциалов).

Явление Зеебека

Если цепь, состоящую из разнородных проводников при одинаковой температуре, замкнуть, то в каждом из контактов возникнет разность потенциалов, но электрический ток в цепи не возникает.

Если контакты замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, поддерживать при различных температурах, то в цепи возникает электрический ток, направление которого изменяется при изменении знака разности температур.

Явление Пельтье

заключается в том, что при протекании тока по цепи, состоящей из двух разнородных металлов в спаях выделяется или поглощается добавочное тепло (тепло Пельтье), пропорциональное количеству электричества, протекающего через спай.

Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур.

27. Понятие полупроводников и механизмов их проводимости.

Полупроводник - вещество, обладающее электронной и дырочной проводимостью и по значению удельного электросопротивления занимающие промежуточное положение между проводниками (металлами) и изоляторами (диэлектриками). Электрические свойства полупроводников очень чувствительны к внешним воздействиям (нагреванию, облучению, освещению и др.).

К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.), огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.). Самым распространенным в природе полупроводником является кремний, составляющий около 30 % земной коры.

Механизм проводимости у полупроводников

Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями.

При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и он ведет себя как диэлектрик.

При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление большое;

С ростом температуры рушатся связи и число свободных электронов и дырок увеличивается, поэтому в полупроводнике, не содержащем примесей, удельное сопротивление уменьшается.