Фізика процесів, що відбуваються
Ще раз для закріплення матеріалу: суть ефекту Зеєбека полягає в індукуванні електричного струму в результаті підтримки різної температури двох контактів різних матеріалів, які утворюють замкнуту ланцюг.
Щоб зрозуміти, що відбувається в зазначеній системі, і чому у неї починає бігти струм, слід познайомитися з трьома явищами:
- Про першого вже було згадано – це збудження ЕРС в області контакту через вирівнювання рівнів Фермі. Енергія цього рівня в матеріалах змінюється при підвищенні або зниженні температури. Останній факт призведе до появи струму, якщо замкнути два контакти в ланцюг (умови рівноваги в зоні зіткнення металів при різних температурах будуть різними).
- Процес переміщення носіїв заряду з гарячих областей у холодні. Цей ефект можна зрозуміти, якщо згадати, що електрони в металах електрони і дірки в напівпровідниках в першому наближенні можна вважати ідеальним газом. Як відомо, останній при нагріванні в замкнутому об’ємі збільшує тиск. Іншими словами, в зоні контакту, де температура вище, “тиск” електронного (діркового) газу теж вище, тому носії заряду прагнуть піти в більш холодні області матеріалу, тобто до іншого контакту.
- Нарешті, ще одне явище, яке приводить до появи струму в ефекті Зеєбека, це взаємодія фононів (граткових коливань) з носіями заряду. Ситуація виглядає таким чином, ніби фонон, рухаючись від гарячого спаю до холодного, “вдаряє” про електрон (дірку) і повідомляє йому додаткову енергію.
Зазначені три процесу в підсумку визначають виникнення струму в описаній системі.
