電熱效應

電熱效應指的是熱電體在絕熱條件下，當外加電場引起永久極化強度改變時，其溫度將發生變化的現象。它是熱釋電效應的逆效應。

基本介紹

• 中文名：電熱效應
• 外文名：Thermoelectric Effects
• 適用範圍：熱電體在絕熱條件下
• 逆反應：熱釋電效應
• 原理：電介質中出現的熱電效應
• 溫度：（ΔS）T=0

電熱效應

電熱效應（Thermoelectric Effects）

原理

電介質中出現的熱電效應(見熱電性)的逆效應。熱電體的溫度變化時其極化強度會發生變化；另一方面如果在絕熱條件下施加外電場來改變熱電體的極化強度，則其溫度亦會發生變化；後者稱為電熱效應，類似於順磁體的絕熱去磁（見磁熱效應）。絕熱去磁是獲得1K以下低溫的重要方法,利用絕熱去極化也可以獲得致冷,目前用氯化鉀或氧化銣晶體摻雜，可獲得由1K附近到mK級致冷。與絕熱去磁相比，絕熱去極化因為不需要強磁場而只需電場，在技術設備上要簡單得多。由熱力學知在絕熱條件下施加於電介質的外電場改變ΔE時,其溫度變化limT→0（ΔS）T=0

式中P為熱電係數矢量，с為電場等於零時單位體積電介質的熱容量。在低溫下с隨T3減小很快,因此藉助於絕熱去極化獲得低溫的方法十分有效。常用材料有SrTiO3、玻璃陶瓷及有機熱電體如PVF及PVF2等。對於鐵電體,當其電滯回線具有較窄的形狀，即回線面積較小時能產生較大的電熱效應，但這類材料電熱效應都很小，例如：SrTiO3玻璃陶瓷，在10K時，ΔE為20kV/cm時，可獲得30mK的致冷。

其實極化率與溫度有關的所有電介質都存在電熱效應。現在初步證明，有可能利用鐵電體的電熱效應得到功率密度很高的熱電換能，例如在60赫的電頻率下，功率密度達106兆瓦/米2。

區別

電熱效應與焦耳效應不同。後者是物體中通過電流時引起溫度變化的現象，是不可逆的；而前者是外加電場引起熱電體的溫度變化，是可逆或部分可逆的。但當焦耳效應同電熱效應同時存在時，前者可能淹沒後者。為此，目前的技術水平只能限制在高電阻率的絕緣材料中套用電熱效應。在相變溫度附近，電熱效應最強。例如：鐵電磷酸二氫鉀（KDP）在其居里點以上1℃左右環境中，當電場強度達到102kV/m時，其溫度變化可達0.1℃。

巨電熱效應

電熱效應是指對在絕熱條件下施加電場能可逆改變材料的溫度的現象，該效應與相變非常接近。但過去發現的材料電熱效應很弱，不能進入商業套用。英國劍橋大學A. S. Mischenko與合作者，研究發現350nm厚的PbZr0.95Ti0.05O3薄膜在接近居里溫度(222℃)時具有巨電熱效應(0.48K/V)。該材料有望在電製冷中得到套用。相關研究論文發表在2006年3月3日Science, 311(5765):1270—1271上。