Термоэлектрический эффект Пельтье

При прохождении электрического тока через контакт п\п с разным типом электропроводности в нём выделяется или поглощается теплота.

Q_T= ± π₁₂It, где π₁₂ – коэффициент Пельтье [Дж/К]

Причины возникновения: на п/п с одинаковым типом электропроводности совпадает с контактом Ме-Ме. Носители заряда по обе стороны спая имеют разную Е зависящую от концентрации, мех.рассеивания. Если носители пройдя через спай попадают в область с меньшей энергией, то они передают избыток энергии кристаллической решётке в результате чего происходит выделение теплоты Пельтье Q > 0.

Если носители попадают в область с большей энергией, то они заимствуют энергию у решётки и происходит охлаждение Q теплоты Пельте.

Связанные электроны и дырки, возникшие в результате термогенерации, движутся в разных направлениях под действием суммарного энергетического поля. Этот спай будет охлаждаться, т.к. на переброс электрона была затрачена энергия крист.решётки. На втором спае происходит рекомбинация, выделяется теплота и спай нагревается.

В результате, при прохождении тока термоэлемент работает как своеобразный тепловой насос.

Эффект Пельтье является обратным к коэфф. Зеебека.

Π₁₂= α₁₂Т

 

Освещённый переход может быть использован для преобразования энергии светового потока в электрическую энергию. При освещении световым потоком ветви ВАХ смещаются на величину Iф, пропорциональную световому потоку Ф. Семейство расположено в первом, третьем и четвёртом квадрантах. Первый квадрант – нерабочая область, так как в нём прямое напряжение и диффузионная составляющая перехода полностью подавляет фототок, и управление световым потоком становится невозможным. Режим работы освещённого перехода при отсутствии внешнего напряжения называется фотогальваническим (или вентильным) – четвёртый квадрант. Достоинством фотовентильного режима является отсутствие дополнительных источников питания и малым уровнем шумов. В этом режиме он используется для работы солнечной батареи. Третий квадрант соответствует фотодиодному режиму – на него подаётся обратное напряжение от внешнего источника, и ток Iф складывается с обратным током насыщения I0 и является функцией освещённости Ф. Достоинство этого режима – малая инерционность и высокая чувствительность. Аналогичные результаты можно получить и при контактах металл-полупроводник и в гетеро-переходах. В качестве материала используются Si, GaAs, InP, AlSb.

23. Гальваномагнитные явления

Совокупность физ. явлений под действием магнитного поля в твердых средах(проводники, п/проводники) при протекании в них эл. тока. Физические ГМЯ обусловлены искривлением траектории носителей зарядов в магн. поле под действием F Лоренца.

ГМЯ Холла - возникновение попеременной разности потенциалов в п/п по которому проходит ток

Пренебрегаем статистическим разбросом скоростей e. Между боковыми гранями возникает разность потенциалов – ЭДС Холла

 

Перемещение постоянных носителей заряда прекращается, когда

Χ=1/(qp) коэффициент Холла для р-типа

А=1,18 расс. на кристаллической решетке

A=1,93 расс. на ионах примеси

А=1 для вырожденного п/п

 

Х= металлы. X=

 

После возникновения ЭДС Холла и уравновешивания силы лоренца, все заряды будут двигаться по прямолинейной траектории в соответствии с направлением внешнего поля

E суммарное=E + E холла

Напряжение отличается от технического напряжения вектора плотности тока на угол Холла φ

tg φ =

Эффект Холла – нечетное ГМЯ

 

Используется: для преобразования Холла(E~IB), для измерения магнитных полей, множительных фазочувствительных устройств.

 

Эффект Гаусса-изменение удельной проводимости п/п под действием магнитного поля. Носители у которых скорость больше средней, смещается к одной грани пластины и на них Действует F лоренца > F холла, носители с меньшей скоростью смещаются к другой грани и F л < F х,

 

Если F лоренца > F холла или F холла =0

Траектория носителей заряда искривляется под действием силы лоренца и расстояние, которое проходят носители в направлении внешнего поля уменьшается, à удельная проводимость изменяется под действием магнитного поля, уменьшается длина свободного пробега. Зависимость проводимости от напряженности более эффективна, если устранить действия эффекта Холла.

МРЭ – четная функция, изменение вектора E влияет на изменение удельной проводимости.