ВУЗ:
Составители:
38
Эффект Томсона состоит в выделении или поглощении тепла в
проводнике, обусловленном градиентом температуры, при прохождении
тока. Если направление внешнего поля
Е совпадает с направлением внут-
реннего, обусловленного градиентом температуры, термоэлектрического
поля
E
α
, то проводник охлаждается. Направление внешнего поля против
внутреннего поля приводит к выделению в проводнике тепла, дополни-
тельного к ленц-джоулевым потерям.
Выделение тепла
dQ
T
за время dt в объеме dV, обусловленное гради-
ентом, определяется соотношением
dtdVjTdQ
T
⋅⋅⋅∇⋅−= τ , (4.27)
где
j – плотность внешнего тока, А·м
-2
, τ – коэффициент Томсона, В·К
-1
.
Абсолютная дифференциальная термоЭДС α и коэффициент Томсо-
на связаны
T
T
∂
α∂
⋅
=τ . (4.28)
Выбор материала для термопар, термоэлектрических генераторов и хо-
лодильников осуществляется по величине параметра эффективности
Z, К
-1
,
который для однородного материала задается соотношением
λ
σα
=
2
Z , (4.29)
где λ – коэффициент теплопроводности материала, В·(м·К)
-1
.
Параметр эффективности контактного термоэлектрического преоб-
разователя
2
2
1
2
2
2
1
1
1
12
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
λ
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
λ
α−α
=Z
, (4.30)
где λ
1
и λ
2
– коэффициенты теплопроводности контактируемых материалов.
Высота потенциального барьера p-n перехода, или контактная
разность потенциалов
в равновесном состоянии,
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ρρ
+ρ
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
b
b
l
kT
n
n
l
kT
p
p
l
kT
V
np
i
p
n
n
p
2
2
0
0
0
0
к0
)1(
lnlnln , В, (4.31)
Эффект Томсона состоит в выделении или поглощении тепла в проводнике, обусловленном градиентом температуры, при прохождении тока. Если направление внешнего поля Е совпадает с направлением внут- реннего, обусловленного градиентом температуры, термоэлектрического поля Eα, то проводник охлаждается. Направление внешнего поля против внутреннего поля приводит к выделению в проводнике тепла, дополни- тельного к ленц-джоулевым потерям. Выделение тепла dQT за время dt в объеме dV, обусловленное гради- ентом, определяется соотношением dQT = −τ ⋅ ∇T ⋅ j ⋅ dV ⋅ dt , (4.27) где j – плотность внешнего тока, А·м-2 , τ – коэффициент Томсона, В·К-1. Абсолютная дифференциальная термоЭДС α и коэффициент Томсо- на связаны τ = T ⋅ ∂α . (4.28) ∂T Выбор материала для термопар, термоэлектрических генераторов и хо- лодильников осуществляется по величине параметра эффективности Z, К-1, который для однородного материала задается соотношением α 2σ Z= , (4.29) λ где λ – коэффициент теплопроводности материала, В·(м·К)-1. Параметр эффективности контактного термоэлектрического преоб- разователя 2 ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ α 2 − α1 ⎥ Z =⎢ 1 ⎥ , 1 ⎥ (4.30) ⎢ ⎢ ⎛⎜ λ 1 ⎞⎟ 2 + ⎛⎜ λ 2 ⎞⎟ 2 ⎥ ⎢⎜ σ ⎟ ⎜σ ⎟ ⎥ ⎣⎝ 1 ⎠ ⎝ 2⎠ ⎦ где λ1 и λ2 – коэффициенты теплопроводности контактируемых материалов. Высота потенциального барьера p-n перехода, или контактная разность потенциалов в равновесном состоянии, kT ⎛ p p 0 ⎞ kT ⎛⎜ nn 0 ⎞⎟ kT ⎛⎜ ρi 2 (b + 1) 2 ⎞⎟ Vк0 = ln⎜ ⎟= ln = ln , В, (4.31) l ⎜⎝ pn0 ⎟⎠ l ⎜⎝ n p 0 ⎟⎠ l ⎜⎝ ρ p ρ nb ⎟⎠ 38
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- …
- следующая ›
- последняя »