НЕ́РНСТА – ЭТТИНГСХА́УЗЕНА ЭФФЕ́КТ

НЕ́РНСТА – ЭТТИНГСХА́УЗЕНА ЭФ­ФЕ́КТ, по­яв­ле­ние элек­трич. по­ля на­пря­жён­но­сти $E$ в ме­тал­ле или по­лу­про­вод­ни­ке при на­ли­чии гра­ди­ен­та темп-ры $∇T$ в на­прав­ле­нии, пер­пен­ди­ку­ляр­ном на­пря­жён­но­сти маг­нит­но­го по­ля $H$. От­но­сит­ся к чис­лу тер­мо­маг­нит­ных яв­ле­ний

. От­крыт В. Нерн­стом

 >>

и австр. фи­зи­ком А. Эт­тин­гс­хау­зе­ном в 1887. Раз­ли­ча­ют Н. – Э. э. по­пе­реч­ный и про­доль­ный.

По­пе­реч­ный Н. – Э. э. со­сто­ит в по­яв­ле­нии в ме­тал­ле или по­лу­про­вод­ни­ке элек­трич. по­ля $E^\perp$ (раз­но­сти по­тен­циа­лов $U^\perp$ ) в на­прав­ле­нии, пер­пен­ди­ку­ляр­ном век­то­рам $H$ и $∇T$. Ес­ли гра­ди­ент темп-ры на­прав­лен вдоль оси $x$, а маг­нит­ное по­ле – вдоль оси $z$, то воз­ни­каю­щее элек­трич. по­ле па­рал­лель­но оси $y$. По­это­му ме­ж­ду точ­ка­ми $a$ и $b$ (рис.) воз­ни­ка­ет раз­ность элек­трич. по­тен­циа­лов $U^\perp$. Ве­ли­чи­ну на­пря­жён­но­сти элек­трич. по­ля $E^\perp$ оп­ре­де­ля­ют по фор­му­ле $E^\perp = N_\perp H_z(dT/dx)$, где $N_\perp$ – по­сто­ян­ная Нерн­ста – Эт­тин­гс­хау­зе­на, ко­то­рая за­ви­сит от свойств об­раз­ца и мо­жет при­ни­мать как по­ло­жи­тель­ные, так и от­ри­ца­тель­ные зна­че­ния.

При­чи­на воз­ник­но­ве­ния по­пе­реч­но­го Н. – Э. э. – от­кло­не­ние по­то­ка за­ря­жен­ных час­тиц Ло­рен­ца си­лой

 – та же, что и при­чи­на воз­ник­но­ве­ния Хол­ла эф­фек­та

 >>

. От­ли­чие за­клю­ча­ет­ся в том, что в пер­вом слу­чае на­прав­лен­ный по­ток час­тиц воз­ни­ка­ет в ре­зуль­та­те их диф­фу­зии, а во вто­ром – в ре­зуль­та­те их дрей­фа в элек­трич. по­ле. В от­ли­чие от по­сто­ян­ной Хол­ла, знак $N_\perp$ не за­ви­сит от зна­ка но­си­те­лей за­ря­да. Дей­ст­ви­тель­но, при дрей­фе в элек­трич. по­ле из­ме­не­ние зна­ка за­ря­да при­во­дит к из­ме­не­нию на­прав­ле­ния дрей­фа, что и да­ёт из­ме­не­ние зна­ка по­сто­ян­ной Хол­ла. В слу­чае Н. – Э. э. по­ток диф­фу­зии все­гда на­прав­лен от бо­лее на­гре­то­го кон­ца об­раз­ца к ме­нее на­гре­то­му, не­за­ви­си­мо от зна­ка но­си­те­лей за­ря­да.

Про­доль­ный Н. – Э. э. со­сто­ит в по­яв­ле­нии в ме­тал­ле или по­лу­про­вод­ни­ке элек­трич. по­ля $E^‖$ (раз­но­сти по­тенциа­лов $U^‖$) ме­ж­ду точ­ка­ми $c$ и $d$ вдоль $∇T$ при на­ли­чии маг­нит­но­го по­ля $H⊥∇T$. Т. к. вдоль $∇T$ су­ще­ст­ву­ет тер­мо­элек­трич. по­ле $E^α=α∇T$, где $α$  – ко­эф. тер­мо­элек­трич. по­ля, то воз­ник­но­ве­ние до­пол­нит. по­ля вдоль $∇T$ рав­но­силь­но из­ме­не­нию по­ля $E^α$ при на­ло­же­нии маг­нит­но­го по­ля: $E^\parallel=E^α(H)–E^α(0)=N_\parallelαH^2_z(dT/dx)$. Маг­нит­ное по­ле, ис­крив­ляя тра­ек­то­рии элек­тро­нов, умень­ша­ет их дли­ну сво­бод­но­го про­бе­га $l$ в на­прав­ле­нии $∇T$. По­сколь­ку вре­мя сво­бод­но­го про­бе­га (вре­мя ре­лак­са­ции $τ$ ) за­ви­сит от энер­гии элек­тро­нов, то умень­ше­ние $l$ не­оди­на­ко­во для го­ря­чих и хо­лод­ных но­си­те­лей за­ря­да: оно мень­ше для тех час­тиц, для ко­то­рых $τ$ мень­ше. Т. о., маг­нит­ное по­ле ме­ня­ет роль бы­ст­рых и мед­лен­ных но­си­те­лей за­ря­да в пе­ре­но­се энер­гии, и тер­мо­элек­трич. по­ле, обес­пе­чи­ваю­щее от­сут­ст­вие пе­ре­но­са за­ря­да при пе­ре­но­се энер­гии, долж­но из­ме­нить­ся.

По­сколь­ку Н. – Э. э. обу­слов­лен за­ви­си­мо­стью вре­ме­ни ре­лак­са­ции но­си­те­лей за­ря­да при взаи­мо­дей­ст­вии с кри­стал­лич. ре­шёт­кой от их энер­гии (или ско­ро­сти), то он чув­ст­ви­те­лен к ме­ха­низ­му рас­сея­ния но­си­те­лей за­ря­да

. Изу­че­ние Н. – Э. э. да­ёт ин­фор­ма­цию о под­виж­но­сти но­си­те­лей за­ря­да и вре­ме­ни их ре­лак­са­ции.