光電測試技術(shù)ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-06-02 04:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 度非常敏感， 產(chǎn)生明顯的電壓變化。 鯊魚鼻子的皮膚小孔布滿了對電流非常敏感的神經(jīng)細(xì)胞 .海水的溫度變化使膠體內(nèi)產(chǎn)生電流，刺激神經(jīng)，使鯊魚感知到溫度差異 .科學(xué)家認(rèn)為，借助這種膠體，鯊魚能感知到 ，這有利于它們在海水中覓食。 哺乳動物靠細(xì)胞表面的離子通道感知溫度：外界溫度變化導(dǎo)致帶電的離子進(jìn)出通道，產(chǎn)生電流，刺激神經(jīng)，從而使動物感知冷暖 .與哺乳動物的這種方式不同，鯊魚利用膠體，不需要離子通道也能感知溫度變化。 在無外磁場存在時(shí)，它包括三個(gè)效應(yīng)，塞貝克 (Seebeck)效應(yīng)、帕爾帖(Peltire)效應(yīng)和湯姆遜 (Thomson)效應(yīng)。 有兩種不同導(dǎo)體組成的開路中，如果導(dǎo)體的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)存在溫度差，這開路中將產(chǎn)生電動勢 E。這就是西伯克效應(yīng)。由于西伯克效應(yīng)而產(chǎn)生的電動勢稱作溫差電動勢。 材料的西伯克效應(yīng)的大小，用溫差電動勢率 表示。材料相對于某參考材料的溫差電動勢率為 (1) 1. 塞貝克 (seebeck)效應(yīng) 由兩種不同材料 P、 N所組成的電偶，它們的溫差電動勢率 等于 與 之差，即 (2) 熱電制冷 中用 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體組成電偶。兩材料對應(yīng)的 和 ，一個(gè)為負(fù)，一個(gè)為正。取其絕對值相加，并將 直接簡化記作 a，有 2. 帕爾帖 (peltire)效應(yīng) 電流流過兩種不同導(dǎo)體的界面時(shí)，將從外界吸收熱量，或向外界放出熱量。這就是帕爾帖效應(yīng)。由帕爾帖效應(yīng)產(chǎn)生的熱流量稱作帕爾帖熱，用符號 表示。 對帕爾帖效應(yīng)的物理解釋是：電荷載體在導(dǎo)體中運(yùn)動形成電流。由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級，當(dāng)它從高能級向低能級運(yùn)動時(shí)，便釋放出多余的能量；相反，從低能級向高能級運(yùn)動時(shí)，從外界吸收能量。 能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出。 材料的帕爾貼效應(yīng)強(qiáng)弱用它相對于某參考材料的帕爾貼系數(shù) 表示 (4) 類似的，對于 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體組成的電偶，其帕爾貼系數(shù) (或簡單記作 )，有 (5) 帕爾貼效應(yīng)與西伯克效應(yīng)都是溫差電效應(yīng)，二者有密切聯(lián)系。事實(shí)上，它們互為 反效應(yīng) ，一個(gè)是說電偶中有溫差存在時(shí)會產(chǎn)生電動勢；一個(gè)是說電偶中有電流通過時(shí)會產(chǎn)生溫差。 溫差電動勢率 a 與 帕爾貼系數(shù) 之間存在下述關(guān)系 (6) 式中 T 結(jié)點(diǎn)處的溫度， K。 3. 湯姆遜效應(yīng) 電流通過具有溫度梯度的均勻?qū)w時(shí)，導(dǎo)體將吸收或放出熱量。這就是湯姆遜效應(yīng)。由湯姆遜效應(yīng)產(chǎn)生的熱流量，稱湯姆遜熱，用符號 表示 (7) 式中 湯姆遜系數(shù)， ； 溫度差， K； I 電流， A。 電子由溫度高的 T端向溫度低的 T0端擴(kuò)散，使得T端失去一些電子而帶正電荷， T0得到一些電子而帶負(fù)電荷，兩端便有一定的電位差 : 在熱電偶回路中，總的溫差電勢為 (3)熱電偶的總熱電勢 熱電效應(yīng)的應(yīng)用 熱電制冷又稱作溫差電制冷，或半導(dǎo)體制冷，它是利用熱電效應(yīng)（即帕米爾效應(yīng)）的一種制冷方法。 1834年法國物理學(xué)家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲，在將兩根鉍絲分別接到直流電源的正負(fù)極上，通電后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)接頭變熱，另一個(gè)接頭變冷。這說明兩種不同材料組成的電回路在有直流電通過時(shí)，兩個(gè)接頭處分別發(fā)生了吸放熱現(xiàn)象。這就是熱電制冷的依據(jù)。 半導(dǎo)體材料具有較高的熱電勢可以成功地用來做成小型熱電制冷器。 圖 1示出 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶制冷元件。用銅板和銅導(dǎo)線將 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體連接成一個(gè)回路，銅板和銅導(dǎo)線只起導(dǎo)電的作用。此時(shí)，一個(gè)接點(diǎn)變熱，一個(gè)接點(diǎn)變冷。如果電流方向反向，那么結(jié)點(diǎn)處的冷熱作用互易。 熱電制冷器的產(chǎn)冷量一般很小，所以不宜大規(guī)模和大制冷量使用。但由于它的靈活性強(qiáng)，簡單方便冷熱切換容易，非常適宜于微型制冷領(lǐng)域或有特殊要求的用冷場所。 (4)
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