Контактылық потенциалдар айырымы. Термоэлектрлік құбылыстар. Жартылай өткізгіш диод пен транзистор

Егер екі түрлі өткізгіштерді бір біріне түйістірсек олардың түйіскен жерінде контактілік деп аталатын потенциалдар айырмасы пайда болады. Ол мына шамаға тең болады:

мұнда еφ₂ және еφ₁ –екі металдағы электррондардың металдан шығу жұмысы;

е–электрон заряды; φ₂ – φ₁ контактілік потенциалдар айырмасы. Конактілік потенциалдар айырмасы ішкі және сыртқы болып екіге бөлінеді. Металдардағы (сондай-ақ жартылай өткізгіштерде) жылулық және электрлік процестер арасында белгілі бір байланыс болады. Сондықтан оларды термоэлектрлік құбылыстар деп атайды.Бұларға Зеебек,Пельтье,Томпсонқұбылыстары жатады.

Зеебек құбылысы екі метал контактісінде пайда болатын термо э.қ.к. пен температураны байланыстырады:

мұнда – металл немесе жартылай өткізгіш жұбының меншікті термо э.қ.к.-і деп аталады. –нің мәні В/К аралығында. Зеебек құбылысы температураны өлшеу үшін қолданылады. Пельтье құбылысы Зеебек құбылысына кері құбылыс. Әр трлі металдар тізбегінен ток өткізгенде контактілерден жылу бөлініп шығады. Бөлінген жылу мына өрнекпен анықталады:

мұнда П_АВ– Пельтье коэффициенттері деп аталатын пропорционалдық коэффициент (ток А буынынан Б буынына қарай бағытталған). Пельтье жылуы токтың бірінші дәрежесіне пропорционал. Ток бағыты өзгергенде Q таңбасы өзгереді, яғни жылу сіңіріледі. Пелтье коэффициенті мен термо-э.қ.к. коэффициентері арасында мынадай қатынас бар:

П_АВ = α_АВ Т

Томсон құбылысы температура градиенті бар біртекті өткізгіш бойынан ток өткізгенде бөлініп шығатын жылуды көрсетеді:

мұнда τ – Томпсон коэффициенті, j – ток тығыздығы.

Электронның металдан шығу жұмысы. Термоэлектрондық эмиссия және оның қолданылуы. Қатты дененің электрондық, иондық және аралас өткізгіштігі.

Металдар өзінен-өзі оң зарядқа ие бола алмайды. Ендше электрондар өздігінен металды айтарлықтай дәрежеде тастап кете алмайды. Бұл металдардың электрондар үшін потенциалды шұңқыр болатындығымен түсіндіріледі. Металл бетінде болатын потенциалдық тосқауылды жеңіп шығатын электрондар ғана металды тастап кете алады. Осы тосқауылды қамтамасыз ететін күштер тегі мынадай болады. Тордың сыртқы қабатындағы оң иондарынан электрондардың кездейсоқ жұлынып шығуы электрон тастап кеткен жерде артық оң зарядтың пайда болуына әкеп соқтырады. Ал металл беті электрон бұлтымен қоршалған болып шығады. Бұл бұлт иондардың сыртқы қабатымен біріге келе электрлік қос қабат түзеді. Осы қабатта электронға әсер ететін күш метал ішіне қарай бағытталады. Электронды метеалдан сыртқа қарайкөшіргенде осы күштерге қарсы жұмыс істеу керек. Электронды қатты немесе сұйық денеден вакуумге айдап шығу үшін осы электронға беруге қажетті ең аз энергия шығу жұмысы деп аталады. Ол мына өрнекпен анықталады:

еφ = W_ро – W_F

мұнда W_ро– потенциалдық шұңқыр тереңдігі, W_F – Ферми энергиясы. Электронға шығу жұмысынан артық энергияны әр түрлі тәсілмен

беруге болады. Оның бірі қатты немесе сұйық денені қыздыру керек. Термоэлектрондық эмиссия деп, қызған денелердің электрондар шығаруын айтады. Термоэлектрондық эмиссия құбылысы ваккумдік электрондық шамдарда (диод, триод, тетрод, т.с.с.) қолданылады. Бұл құралдар айнымалы токты түзету мен қуатты күшейту үшін қолданылады.