Б. Обратное Смещение (Обратная Ветвь)

1. Направление: К металлу подключается положительный полюс источника, к полупроводнику -типа — отрицательный полюс.

2. Действие: Внешнее поле направлено согласно внутреннему контактному полю .

3. Результат: Внешнее напряжение увеличивает потенциальный барьер и расширяет запирающий слой.

4. Ток: Основные носители практически не могут преодолеть увеличенный барьер. Сопротивление велико. Протекает лишь очень маленький обратный ток, обусловленный неосновными носителями (дырками), который практически не зависит от напряжения.

Таким образом, контакт М-П, благодаря запирающему слою, пропускает ток только в одном направлении. На этом принципе основана работа диодов Шоттки, широко применяемых в высокочастотной электронике.

55. Эффект Зеебека. ТермоЭдс. Термопара 🌡️

Эффект Зеебека, ТермоЭДС, и термопара являются частью термоэлектрических явлений, которые описывают связь между электрическими явлениями и температурой.

1. Эффект Зеебека

Эффект Зеебека — это явление возникновения электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутой цепи, состоящей из двух различных проводников или полупроводников, если их контакты находятся при разных температурах.

Механизм возникновения

1. Термическая диффузия: В любом проводнике при наличии градиента температуры ( ) носители заряда (электроны в металлах, электроны и дырки в полупроводниках) в горячей области обладают большей кинетической энергией и движутся быстрее, чем в холодной.

2. Градиент концентрации: Это приводит к диффузии более энергичных носителей из горячего конца проводника к холодному.

3. Возникновение поля: На горячем конце возникает избыточный заряд одного знака (например, положительный), а на холодном — противоположного (отрицательный). Между концами проводника возникает термоэлектрическое поле.

4. ТермоЭДС: В цепи, состоящей из двух разных материалов ( и ), разность температур на двух контактах ( ) приводит к возникновению двух разных по величине термоэлектрических полей, что в сумме даёт результирующую ЭДС — термоЭДС.

2. ТермоЭдс (Термоэлектродвижущая Сила)

ТермоЭДС ( ) — это электродвижущая сила, возникающая в термопаре (термоэлементе) в результате эффекта Зеебека.

Полная термоЭДС, возникающая в цепи, состоящей из двух разнородных проводников и при температурах контактов и , определяется как:

Где — коэффициент термо-ЭДС (или термоэлектрическая мощность) пары материалов и .

• Формула для коэффициента: Коэффициент термо-ЭДС пары является разностью индивидуальных коэффициентов термо-ЭДС каждого материала: Коэффициент показывает, какая ЭДС возникает на одном контакте при разности температур в . Измеряется в или .

• Важность полупроводников: Полупроводники обладают термо-ЭДС, в сотни раз превышающей термо-ЭДС металлов, благодаря низкой концентрации носителей заряда и возможности управления их типом ( - или -проводимость).

3. Термопара

Термопара (или термоэлектрический преобразователь) — это устройство, использующее эффект Зеебека для измерения температуры или для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.

Устройство

Термопара представляет собой замкнутую цепь, состоящую из двух разнородных проводников или полупроводников ( и ), соединённых в двух точках:

1. Рабочий спай (Горячий контакт): Контакт, помещаемый в среду, температуру которой нужно измерить ( ).

2. Свободный спай (Холодный контакт): Контакт, поддерживаемый при известной, постоянной температуре ( , обычно или ).

3. Измерение: Возникающая в цепи термоЭДС ( ) измеряется вольтметром.