溫差電

術語簡介

亦稱熱電效應。兩種不同導體或導電類型不同的半導體按附圖聯接時，如兩結點的溫度不同而在兩結點間產生電動勢的現象。1821年由德國物理學家塞貝克首先發現，故又名塞貝克現象。

兩端相接產生的電流稱溫差電流（舊稱熱電流）。在溫差電現象中，金屬（或半導體）的性質可排成序列，稱溫差電序（舊稱熱電序）。從序列中任取兩種金屬製成溫差電元件時，在溫度高的結點電流從序列前位的金屬流向序列後位的金屬。幾種常見金屬的溫差電序如下：

鉍—鎳—鈷—鉀—銣—鈣—鈀—鈉—汞—鉑—鉭—鋁—錳—鉛—錫—銫—鎢—鉈—銦—銥—銀—錸—銅—金—鎘—鋅—鉬—鈰—鋰—鐵—銻—鍺—碲—硒

金屬的溫差電效應較小，常用以對溫度的測量和控制（如溫差電偶溫度計）；半導體的溫差電效應較大，可用以製造溫差發電器。1834年法國科學家珀耳帖發現，如有電流流過上述閉合電路，則在一結點處會變冷（放熱），另一結點處會變熱（吸熱），這種現象稱為珀耳帖效應。半導體的珀耳帖效應比較顯著，可用來製造致冷器。

具有顯著溫差電效應的材料。在固態或液態導體中存在三種不同溫差電效應：塞貝克效應、珀耳帖效應和湯姆森效應。有不同效應的材料可具有不同用途。

為把兩種不同導體連線成閉合迴路，若其兩個結點的溫度(T₁和T₂)不同時，迴路中就產生電流的現象。引起電流產生的電動勢稱溫差電動勢。

為塞貝克效應的逆效應，即當電流通過兩種不同導體組成的迴路時，其中一結點處吸熱，而另一結點處放熱。

是當電流通過有溫度梯度的均勻導體時，導體中除了不可逆焦耳熱外，還要吸收或放出一點熱量。利用塞貝克效應可對輻射能量進行測定，製成絲狀溫差電偶和將若干對電偶串聯組成溫差電堆，已廣泛用於光譜、遙感和雷射等技術領域。

溫差電偶材料有銀和鉍、錳和銅鎳合金、銅和銅鎳合金、鉍和鉍錫合金等。用若干對溫差電偶串聯（或並聯）還可製成溫差發電器。

製作溫差發電器要求其熱冷結點溫度（T_b、T_c）間差值儘可能增大，溫差電材料的品質因素Z（為溫差電動勢率、電導率和熱導率的函式）儘量高。

不同溫度下的最佳溫差發電材料不同： 300℃以下P型為Bi₂Te₃-Sb₂Te₃；N 型為Bi₂Te₃-Bi₂Se₃; 300～600℃下有 PbTe、PbTe-SnTe、PbTe-PbSe、GeTe 及AgSbTe等；600～1000℃下有 GeSi合金和MnTe等。