2. Эффект Зеебека.

Эффект Зеебека заключается в том, что в цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников (рис.1.1), возникает термоэлектродвижущая сила (термоЭДС) Е_ab, если места их контактов находятся при различной температуре Т₁ ≠ Т₂.

Возникающая термоЭДС пропорциональна разнице температур:

Е = T.

Коэффициент  называется удельной термоЭДС, т.е. отнесенной к единичной разности температуры. Коэффициент  определяется природой материала.

При последовательном соединении двух разнородных проводников суммарная термоЭДС определяется соотношением

Е = T,

где и - коэффициенты термоЭДС проводников.

Коэффициент термоЭДС (коэффициент Зеебека) может быть как отрицательным, так и положительным в зависимости от знака основных носителей заряда. Величины коэффициентов термоЭДС материалов часто приводятся по отношению к свинцу высокой очистки, так как при нормальных условиях его термоЭДС практически равна нулю.

Максимальный термоэлектрический эффект наблюдается при использовании полупроводниковых материалов для изготовления ветвей термоэлементов. Схема полупроводникового термоэлемента Зеебека представлена на рис.1.2.

Рис.1.2 - Схема полупроводникового термоэлемента Зеебека

2. Эволюция способов охлаждения. Сравнительный анализ.

С тех пор, как полвека назад А.Ф. Иоффе разработал теорию энергетических применений полупроводниковых термоэлементов и обосновал возможность практического применения эффекта Пельтье, термоэлектрические охлаждающие устройства (ТОУ) нашли применение в различных областях жизнедеятельности человека. В ряде случаев в военной технике, медицине, электронной технике и других сферах термоэлектрический способ охлаждения является единственно приемлемым. Это, в частности, связано с тем, что в последние годы значительно увеличился удельный вес полупроводниковых приборов и интегральных схем, для охлаждения и стабилизации температуры которых используются ТОУ. Применение термоэлектрических охлаждающих устройств существенно улучшает характеристики изделий электронной техники, делает их работу надежной и стабильной, повышает быстродействие, помехоустойчивость и т.п.Термоэлектрические устройства обладают рядом достоинств по сравнению с другими системами охлаждения, а именно: практически неограниченным ресурсом работы, отсутствием хладагентов, надежностью, малыми габаритами и весом, малой инерционностью, бесшумностью, независимостью от ориентации в пространстве, возможностью локального охлаждения, плавного и точного регулирования и статирования температуры путем изменения напряжения питания ТОУ, высокой экологичностью. Предельную актуальность термоэлектрический способ охлаждения приобретает в настоящее время в связи с подписанием всеми ведущими странами Монреальского протокола 1987 г., обязывающего снижать использование опасных для озонового слоя земной атмосферы фреоносодержащих газовых смесей. Основная область применения подобных газов - холодильная компрессионная техника. Единственная альтернатива на сегодня, и это признано всем мировым научным сообществом, - твердотельные тепловые насосы на полупроводниковых термоэлементах, работающие на эффекте Пельтье. Основным ограничивающим фактором, сдерживающим массовое применение эффекта Пельтье в системах охлаждения, является недостаточная эффективность этого способа, которая определяется в основном невысокой термоэлектрической добротностью полупроводниковых материалов на основе теллурида висмута. К сожалению, в настоящее время пока еще не найдена альтернатива этим материалам. В то же время необходимо отметить, что те преимущества, которые дает термоэлектрический способ охлаждения, использованы далеко еще не полностью. Об этом свидетельствует тот факт, что с каждым годом расширяются области применения эффекта Пельтье и увеличивается число новых термоэлектрических приборов.