
【電】 thermal emf
熱電勢(Thermoelectric Potential)是熱電效應産生的電壓差,指兩種不同導體或半導體材料在溫度梯度下因載流子擴散差異形成的電勢差。這一現象由德國物理學家Thomas Seebeck于1821年首次發現,因此也稱為“塞貝克效應”(Seebeck effect)。
從物理機制看,熱電勢的産生依賴于材料的電子結構特性。當材料兩端存在溫差(ΔT)時,高能端載流子(電子或空穴)向低溫端擴散,導緻電荷分離并建立電場,直至達到動态平衡狀态。其數學表達式為: $$ V = alpha cdot Delta T $$ 其中α為塞貝克系數,單位為μV/K。
工程應用中,熱電勢是熱電偶測溫的基礎原理。根據國際電工委員會IEC 60584标準,常見熱電偶類型包括:
在半導體領域,熱電勢被用于評估材料的熱電性能指數(ZT值),該參數直接影響熱電發電器件的能量轉換效率。美國國家标準技術研究院(NIST)的研究表明,碲化铋(Bi₂Te₃)是目前室溫下ZT值最優的熱電材料。
術語對照方面,《英漢電子電工略語詞典》将“熱電勢”英譯為“thermoelectromotive force”,強調其作為驅動電荷移動的電動勢特性。國際純粹與應用物理學聯合會(IUPAP)建議在學術文獻中統一使用“Seebeck voltage”表述。
熱電勢(又稱塞貝克電勢)是兩種不同導體或半導體在溫度差作用下産生的電動勢。以下是詳細解釋:
當兩種不同材料的導體(如金屬A和B)連接成閉合回路,若兩端接點溫度不同(如T和T₀),回路中會産生電動勢,這一現象稱為熱電效應或塞貝克效應,對應的電動勢即熱電勢。熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。
接觸電勢(珀爾帖電勢)
兩種導體接觸時,因自由電子濃度不同,電子從高濃度導體擴散到低濃度導體,形成電勢差。溫度越高,擴散速率越快,接觸電勢越大。
溫差電勢(湯姆遜電勢)
同一導體兩端溫度不同時,高溫端電子動能大,向低溫端遷移,導緻兩端産生電勢差。
總熱電勢可表示為: $$ E_{AB}(T, T0) = E{AB}(T) - E_{AB}(T0) + int{T_0}^{T} (S_A - S_B) , dT $$ 其中,$S_A$和$S_B$為材料的塞貝克系數,與材料特性相關。
如需進一步了解熱電偶的校驗或電勢測量細節,可參考來源網頁(如、)。
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