Термоэлектрлік құбылыстар. Зеебек құбылыстары

1821 жылы Зеебак тұйық тізбектегі түйістірілген әртүрлі металдардың температурасы осы тізбек арқылы ток жүріп тұрған кезде әртүрлі болатынын ашты. болсын. (4.21-сурет).

Негізінен 2 фактор әсер етеді:

1. бөліктегі электрондардың жылулық қозғалыс жылдамдықтары жоғары, сондықтан электрондық газдың қысымы да жоғары және «а»-дан «в»-ға қарай «ыстық» электрондардың диффузиясы байқалады - электр өрісі пайда болады.

2. Қыздырған кезде Ферми деңгейінің орналасуы өзгереді және -тің жоғары көтерілуі металдардың әрбіреуінің (электрондардың эффективті массасы) байланысты. («ыстық» электрондардың диффузиясы да -ге байланысты). Ыстық контактіде қосымша потенциалдар айырмасы пайда болады. Кейде осы екі фактор бір-біріне қарама-қарсы болып, нәтижесінде қорытқы эффектіні әлсіретеді.

Осы «а»-дан «в»- арасында пайда болған потенциалдар айырмасы термоЭҚК деп аталады:

, (4.37)

мұндағые – меншікті термоЭҚК: , ол нақты дәнекерленген контактілер сипаттамасы. 2.14.1 кестеде техникада көп қолданылатын екі терможұптың - мәндері келттірілген. Суық дәнекерлеу температурасы ^оС.

4.1 кесте Әртүрлі температураларға арналған мәндері, мB

, оС терможұптар	100	400	800	1500
Платина – платинородий (10% родий)	0,64	3,25	7,33	15,5
Темір  константан (60% , 40% )	5	22	45	

Ескерту:: егер металдың жартылай өткізгішпен контактісі қолданылса, онда оны қыздырған кезде жартылай өткізгіштегі заряд тасушылар концентрациясы артады, бұл мәнінің елеулі артуына алып келеді. Егер , онда термоЭҚК таңбасы өзгереді.

Пельтье құбылысы

Пельтье құбылысы – Зеебек құбылысына қарама-қарсы құбылыс. Оны 1834 жылы Пельтье ашты: әртүрлі металдардан тұратын тізбек арқылы ток жүргенде олардың біреуінде жылу бөлінеді (қызады), ал басқасында – жылу жұтылады (суиды). Екі металдан тұратын тізбектегі болсын. Сонда ішкі контактілік потенциалдар айырмасы 2.22 - суретте кескінделгендей болады.

4.22 Сурет Пельтье құбылысын түсіндіруге арналған

Егер, тұрақты ток жүретін болса (сағат тілі бағытымен), онда электрондар сағат тілі бағытына қарама-қарсы қозғалады. «а» бөліктегі электрондар үшін өріс тежеуші, олардың жылдамдықтары кемиді. Бірақ , ендеше тең болғандықтан жылдамдық пайда болуы керек. Жетпейтін энергияны электрондар металдың кристалдық торынан алады да, «а» бөлік суиды. «в» бөліктегі электрондар үдейді, бірақ болғандықтан, электрондар осы артық энергияны металдың кристалдық торына береді де, «в» бөлік қызады

Осындай металл қыздырғыштың п.ә.к. (немесе суытқыштың) . Ал жартылай өткізгіш қолдансақ .

V- ТАРАУ

Қатты денелердің жылулық қасиеттері Кристалдық тордың қалыпты тербелістері туралы ұғым

Қатты дене атомдары өздерінің тепе-теңдік қалыптарының маңайында тербеледі. Атомдар арасындағы күшті өзара әсерлесулер болатындықтан бұл тербелістер өте күрделі және оны нақты сипаттау өте қиын. Сондықтан, ықшамдау және жуықтау әдістері қолданылады.

Солардың ішіндегі ең негізгі ықшамдау тор атомдары арасындағы күшті байланысқа негізделген. Бір бөлшекте пайда болған тербелістер бірден көршілес бөлшектерге беріледі де, кристалда серпімді толқындар түрінде ұжымдық қозғалыстар пайда болады. Кристалда таралатын серпімді толқындар тордың қалыпты тербелістері деп аталады. Торда пайда болуы мүмкін қалыпты тербелістер саны кристалдың барлық бөлшектерінің еркіндік дәреже санына тең, яғни -ге тең, мұндағы - кристалл құратын атомдар саны.

Ұ

3

зындығы бір өлшемді кристалл моделін қарастырамыз, -дегеніміз кристалдық тордың тұрақтысы (5.1-сурет). Осындай атомдар тізбегін ішек (струна) деп алуға болады. Минимал жиілікке сәйкес келетін негізгі тербеліске түйіндері екі шеткі нүктелер болатын тұрғын толқын сәйкес келеді (1). Осы жиілікке сәйкес келеді.

Келесі тербеліске түйіндері екі шеткі нүктелер мен тізбектің тең ортасы болатын тербеліс сәйкес келеді (2). Үшінші гармоникаға екі түйіні бар тұрғын толқын сәйкес келеді және т.с.с. Ең қысқа толқын ұзындық (5.1 суретте 3) - нақ осы ғана кристалдық торды сипаттайды және оның өлшеміне байланысты болмайды. Оған максимал жиілік сәйкес келеді

(5.1)

мұндағы жылдамдық – толқынның таралу жылдамдығы (дыбыс жылдамдығы). Осы кездегі жиілік материалдың тұрақтысы болып табылады, себебі ол тек қана мен тәуелді. Мысалы, мыс үшін ( ) м, , осыдан . Қатты денедегі атомдар тербелістерінің жиіліктерінің реті осындай.

Қалыпты тербелістер екі түрлі болады: акустикалық – көршілес атомдар бірдей фазамен тербеледі, және оптикалық – көршілес атомдар қарама-қарсы фазамен тербеледі. Акустикалық тербелістер кристалдардың жылулық қасиеттерінде (жылусиымдылық, жылуөткізгіштік, жылулық ұлғаю) басты орын алады. Біз оларды талдаймыз. Оптикалық тербелістер жарықтың затпен өзара әсерлесуінде басты орын алады. Бұл тербелістердің жиіліктері жарық толқындарының жиіліктеріне сәйкес келеді.