Zjawisko Seebecka

Zjawisko Seebecka – zjawisko termoelektryczne polegające na powstawaniu siły elektromotorycznej w obwodzie zawierającym dwa metale lub półprzewodniki, gdy ich złącza znajdują się w różnych temperaturach^[1][2].

Obwód elektryczny, w którym występuje zjawisko Seebecka

Odkryte w 1821 roku przez fizyka niemieckiego (pochodzenia estońskiego) Th. J. Seebecka^[3]. Zjawisko to jest wykorzystywane m.in. w termoparze.

W przedstawionym obwodzie A i B są różnymi metalami lub półprzewodnikami, T1 i T2 to temperatury w miejscach styku metali. W tym obwodzie powstaje napięcie elektryczne określone wzorem:

${\displaystyle V=(S_{B}-S_{A})\cdot (T_{2}-T_{1})}$

Gdzie: S_A i S_B to współczynniki Seebecka charakterystyczne dla wybranych substancji. Powstające napięcie jest rzędu od kilku do kilkudziesięciu mikrowoltów na kelwin (stopień Celsjusza).

Natura zjawiska Seebecka

Zjawisko Seebecka

Jeśli próbkę nagrzać nierównomiernie, to – na skutek różnicy energii i koncentracji nośników ładunku – zacznie się ich ukierunkowany ruch. Jeżeli końce próbki znajdują się w temperaturze T1<T2, to na końcu próbki o temperaturze T2 będzie występowała większa koncentracja nośników ładunku, będą one również miały większą energię. W efekcie wystąpi ich dyfuzja w kierunku zimniejszego końca (T1). Przepływ prądu dyfuzji prowadzi do pojawienia się rozkładu potencjału oraz wystąpienia prądu unoszenia. W warunkach równowagi obie składowe prądu są sobie równe i na zewnątrz obserwuje się tylko różnicę potencjałów między punktami o różnej temperaturze.

Jeżeli nośnikami ładunku są elektrony (półprzewodnik typu "n"), to zimniejszy koniec próbki będzie miał w stosunku do cieplejszego potencjał ujemny. Dla półprzewodnika typu "p" – dodatni.

Przykładowe współczynniki Seebecka

Podane wartości dotyczą metali w temperaturze 300 K^{[potrzebny przypis]}:

współczynniki Seebecka w µV/K

Ag	0,73	Fe	11,6	Nb	1,05	Sr	-3
Al	-2,2	Ga	0,5	Nd	-4	Ta	0,7
Au	0,82	Gd	-4,6	Ni	-8,5	Tb	-1,6
Ba	-4	Hf	0	Np	8,9	Th	0,6
Be	-2,5	Ho	-6,7	Os	-3,2	Ti	-2
Ca	1,05	In	0,56	Pb	-0,58	Tl	0,6
Cd	-0,05	Ir	1,42	Pd	1,1	Tm	-1,3
Ce	13,6	K	-5,2	Pu	12	U	3
Co	-8,43	La	0,1	Rb	-3,6	V	2,9
Cr	5	Li	4,3	Re	-1,4	W	-4,4
Cs	-	Lu	-6,9	Rh	0,8	Y	-5,1
Cu	1,19	Mg	-2,1	Ru	0,3	Yb	5,1
Dy	-4,1	Mn	-2,5	Sc	-14,3	Zn	0,7
Er	-3,8	Mo	0,1	Sm	0,7	Zr	4,4
Eu	5,3	Na	-2,6	Sn	-0,04

Zobacz też

• efekt Peltiera
• zjawisko Thomsona
• termoogniwo