ПЕЛЬТЬЕ́ ЭФФЕ́КТ

ПЕЛЬТЬЕ́ ЭФФЕ́КТ, вы­де­ле­ние или по­гло­ще­ние те­п­ло­ты, про­ис­хо­дя­щее при про­хо­ж­де­нии элек­трич. то­ка че­рез кон­такт двух раз­но­род­ных про­вод­ни­ков. От­крыт франц. фи­зи­ком Ж. Пель­тье в 1834. При из­ме­не­нии на­прав­ле­ния то­ка вы­де­ле­ние те­п­ло­ты сме­ня­ет­ся по­гло­ще­ни­ем. Мощ­ность те­п­ло­вы­де­ле­ния Q=П₁₂j, где j – плот­ность то­ка, П₁₂=П₁-П₂ (П₁, П₂ – аб­со­лют­ные ко­эф­фи­ци­ен­ты Пель­тье кон­так­ти­рую­щих ма­те­риа­лов). Ко­эф. Пель­тье яв­ля­ет­ся важ­ной тех­нич. ха­рак­те­ри­сти­кой ма­те­риа­лов; как пра­ви­ло, он не из­ме­ря­ет­ся, а вы­чис­ля­ет­ся из из­ме­ре­ний ко­эф. тер­мо­эдс α, с ко­то­рым свя­зан со­от­но­ше­ни­ем П=αТ (Т – аб­со­лют­ная темп-ра).

Эффект Пельтье на контактах полупроводник n-типа – металл: 𝒜F – энергия Ферми,𝒜c – дно зоны проводимости полупроводника, 𝒜v – потолок валентной зоны.

Воз­ник­но­ве­ние П. э. свя­за­но с раз­ли­чи­ем ср. энер­гии но­си­те­лей за­ря­да в разл. про­вод­ни­ках, т. к. она за­ви­сит от энер­ге­тич. спек­тра, кон­цен­тра­ции и ме­ха­низ­ма рас­сея­ния но­си­те­лей за­ря­да. При пе­ре­хо­де из од­но­го про­вод­ни­ка в дру­гой элек­тро­ны ли­бо пе­ре­да­ют из­бы­точ­ную энер­гию кри­стал­лич. ре­шёт­ке, ли­бо по­пол­ня­ют не­дос­та­ток энер­гии за её счёт (в за­ви­си­мо­сти от на­прав­ле­ния элек­трич. то­ка). В пер­вом слу­чае вбли­зи кон­так­та вы­де­ля­ет­ся, а во вто­ром – по­гло­ща­ет­ся т. н. те­п­ло­та Пель­тье. Напр., на кон­так­те по­лу­про­вод­ник – ме­талл (рис.) энер­гия элек­тро­нов, пе­ре­хо­дя­щих из по­лу­про­вод­ни­ка n-ти­па в ме­талл (ле­вый кон­такт), зна­чи­тель­но пре­вы­ша­ет энер­гию Фер­ми 𝒜_F, и те­п­ло­вое рав­но­ве­сие в ме­тал­ле на­ру­ша­ет­ся. Его вос­ста­нов­ле­ние про­ис­хо­дит в ре­зуль­та­те столк­но­ве­ний, при ко­то­рых элек­тро­ны от­да­ют из­бы­точ­ную энер­гию кри­стал­лич. ре­шёт­ке. В по­лу­про­вод­ник из ме­тал­ла (пра­вый кон­такт) мо­гут пе­рей­ти толь­ко са­мые энер­гич­ные элек­тро­ны, вслед­ст­вие че­го элек­трон­ный газ в ме­тал­ле ох­ла­ж­да­ет­ся. На вос­ста­нов­ле­ние рав­но­вес­но­го рас­пре­де­ле­ния рас­хо­ду­ет­ся энер­гия ко­ле­ба­ний кри­стал­лич. ре­шёт­ки. На кон­так­те двух по­лу­про­вод­ни­ков или двух ме­тал­лов так­же вы­де­ля­ет­ся (или по­гло­ща­ет­ся) те­п­ло­та Пель­тье вслед­ст­вие раз­ли­чия ср. энер­гии но­си­те­лей за­ря­да по обе сто­ро­ны кон­так­та.

П. э. ис­поль­зу­ет­ся в тер­мо­элек­трич. хо­ло­диль­ни­ках и тер­мо­ста­тах, а так­же для управ­ле­ния про­цес­сом кри­стал­ли­за­ции за счёт вы­де­ле­ния или по­гло­ще­ния те­п­ло­ты на гра­ни­це жид­кой и твёр­дой фаз при про­пус­ка­нии элек­трич. то­ка.