2.2 材料的热电性能材料的热电性能 材料的两端存在材料的两端存在l电位差电位差——产生电流，l温度差温度差——产生热流从电子论的观点看，在金属和半导体中，无论是从电子论的观点看，在金属和半导体中，无论是电流还是热流，都与电子有关故温度差，电位电流还是热流，都与电子有关故温度差，电位差，电流，热流之间存在交叉联系，这就构成了差，电流，热流之间存在交叉联系，这就构成了热电效应热电效应2024/9/142024/9/142.2 材料的热电性能 材料的两端存在从电子论的观点看，在 一一 帕耳帖效应帕耳帖效应 二二 汤姆逊效应汤姆逊效应三三 塞贝克效应塞贝克效应三个基本热电效应三个基本热电效应2024/9/142024/9/14一 帕耳帖效应 三个基本热电效应2022/9/24 一一 帕耳帖效应帕耳帖效应将铜、铋两根金属丝的端点互相连接（将铜、铋两根金属丝的端点互相连接（A,B处）成为一闭合回处）成为一闭合回路将两根铋丝分别接到直流电源的正、负极上，通电后发现将两根铋丝分别接到直流电源的正、负极上，通电后发现A接头变冷，吸热效应；接头变冷，吸热效应；B接头变热接头变热，发生了放热效应，发生了放热效应，这个现象称为帕尔帖效应这个现象称为帕尔帖效应1 定义：定义：2024/9/142024/9/14一 帕耳帖效应将铜、铋两根金属丝的端点互相连接（A,B处）成 2 分析原因：分析原因：不同的金属，电子状态不同，不同的金属，电子状态不同，铜铋接触时，电子从铜铋接触时，电子从1→2，，1中电子减少，中电子减少，2中电子增多。
中电子增多1电位为正，电位为正，2电位为负电位为负这样不同金属的接触面处产生的电势称这样不同金属的接触面处产生的电势称接触电势差（接触电势差（V12））+ ++++ ++ ++++ + 1↓e 2V122024/9/142024/9/142 分析原因：++++++++++++ 1V122022/9 A处：处： 通电后通电后，外加电场使电子移动形成电子电流，外加电场使电子移动形成电子电流,接触电势差接触电势差V12将阻碍电子的运动，电子动能减小，减速的电子与金属离子将阻碍电子的运动，电子动能减小，减速的电子与金属离子碰撞，从金属原子那里获得能量，金属碰撞，从金属原子那里获得能量，金属 离子能离子能量减小，从而量减小，从而使该处使该处温度降低，变冷，须从外界吸热温度降低，变冷，须从外界吸热eeV12V122024/9/142024/9/14A处： eeV12V122022/9/24 B处：处：通电后通电后，接触电势差，接触电势差V12将加速电子的运动，电子动能增加，将加速电子的运动，电子动能增加，加速的电子与金属离子碰撞，把获得的动能交给金属原子，加速的电子与金属离子碰撞，把获得的动能交给金属原子，金属离子能量增加，从而金属离子能量增加，从而B处处温度增加，变热，须放热温度增加，变热，须放热。
eeV12V122024/9/142024/9/14B处：eeV12V122022/9/24 帕尔帖效应的应用帕尔帖效应的应用——制冷制冷 热热电电效效应应的的大大小小主主要要取取决决于于两两种种材材料料的的热热电电势势纯纯金金属属材材料料的的导导电电性性好好，，导导热热性性也也好好用用两两种种金金属属材材料料组组成成回回路路，，其其热热电电势势小小，，热热电电效效应应很很弱弱，，制制冷冷效果不明显效果不明显(制冷效率不到制冷效率不到1%) 半半导导体体材材料料具具有有较较高高的的热热电电势势，，可可以以成成功功地地用来做成小型热电制冷器用来做成小型热电制冷器2024/9/142024/9/14帕尔帖效应的应用——制冷 热电效应的大小主要取决 图示出图示出N型半导体和型半导体和P型半导体构成的热电偶制冷元件用型半导体构成的热电偶制冷元件用铜板和铜导线将铜板和铜导线将N型半导体和型半导体和P型半导体连接成一个回路，型半导体连接成一个回路，铜板和铜导线只起导电的作用铜板和铜导线只起导电的作用回路中接通电流时，一个接点变热，一个接点变冷回路中接通电流时，一个接点变热，一个接点变冷。
如如果改变电流方向，则两个接点处的冷热作用互易，即：原来果改变电流方向，则两个接点处的冷热作用互易，即：原来的热接点变成冷接点，原来的冷接点变成热接点的热接点变成冷接点，原来的冷接点变成热接点热电制冷元件热电制冷元件2024/9/142024/9/14 图示出N型半导体和P型半导体构成的热电偶制冷元件用铜板 • 热电制冷器热电制冷器它不需要一定的工质循环来实现能量转换，它不需要一定的工质循环来实现能量转换，没有任何运动部件热电制冷的效率低，半导体材料的没有任何运动部件热电制冷的效率低，半导体材料的价格又很高，而且，由于价格又很高，而且，由于必须使用直流电源必须使用直流电源，变压和整，变压和整流装置往往不可避免，从而增加了电堆以外的附加体积流装置往往不可避免，从而增加了电堆以外的附加体积所以热电制冷不宜大规模和大冷量便用但由于它的灵所以热电制冷不宜大规模和大冷量便用但由于它的灵活性强，简单方便，使用可靠，冷热切换容易，活性强，简单方便，使用可靠，冷热切换容易，非常适非常适宜于微型制冷领域或有特殊要求的用冷场所例如，为宜于微型制冷领域或有特殊要求的用冷场所例如，为空间飞行器上的科学仪器、电子仪器、医疗器械中需要空间飞行器上的科学仪器、电子仪器、医疗器械中需要冷却的部位提供冷源等。
冷却的部位提供冷源等2024/9/142024/9/14 热电制冷器它不需要一定的工质循环来实现能量转换，没有任何 1.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.05~0.1mm，以防按键死键3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良传统机械按键结构层图：按键开关键PCBA1.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压 二二 汤姆逊效应汤姆逊效应当金属导线两端，温度不同，通过电流，发现，若电流方向与当金属导线两端，温度不同，通过电流，发现，若电流方向与热端方向一致时产生放热，反之吸热这就是热端方向一致时产生放热，反之吸热这就是汤姆逊效应汤姆逊效应1 定义：定义：IT1T2+++++++ +++++T1> T22024/9/142024/9/14二 汤姆逊效应当金属导线两端，温度不同，通过电流，发现，若电 温差电势原理图温差电势原理图温差电势原理图温差电势原理图金属两端存在温差：金属两端存在温差：T T1 1 高高 温温 T T2 2 低低 温温高温电子动能大，低温电子动能小，高温电子动能大，低温电子动能小，电子将从电子将从T T1 1 T T2 2，， 并在并在T T2 2处堆处堆积从而在金属到体内出现电势差，积从而在金属到体内出现电势差，称为温差电势差称为温差电势差 V(TV(T1 1,T,T2 2））扩扩 散散2 分析原因：分析原因：V(T1,T2)T1T2+++++++ +++++2024/9/142024/9/14温差电势原理图金属两端存在温差：T1 高 温扩 散2 分析 V(T1,T2)T1T2I+++++++ +++++外加电流与外加电流与V(TV(T1 1,T,T2 2) )同向同向电子从电子从T T2 2 T T1 1被被V(TV(T1 1,T,T2 2) )加速加速在与金属离子碰撞中传给金属离在与金属离子碰撞中传给金属离子能量，使整个金属能量升高，子能量，使整个金属能量升高，放出热量。
放出热量2024/9/142024/9/14V(T1,T2)T1T2I++++++++++++外加电流与 V(T1,T2)T1T2I+++++++ +++++外加电流与外加电流与V(TV(T1 1,T,T2 2) )反向反向电子从电子从T T1 1 T T2 2被被V(TV(T1 1,T,T2 2) )减速减速在与金属离子碰撞中获得来自金在与金属离子碰撞中获得来自金属离子的能量，使整个金属能量属离子的能量，使整个金属能量降低，吸收热量降低，吸收热量2024/9/142024/9/14V(T1,T2)T1T2I++++++++++++外加电流与 三三 塞贝克效应塞贝克效应把两种不同的金属导体把两种不同的金属导体1，，2组成闭合回路，两接点分别置组成闭合回路，两接点分别置于于T1和和T2（设（设T1＞＞T2）两不同温度时，则在回路中就会产）两不同温度时，则在回路中就会产生热电势，形成回路电流这种现象称生热电势，形成回路电流这种现象称塞贝克效应塞贝克效应1 12 2T T1 1T T2 21 定义：定义：2024/9/142024/9/14三 塞贝克效应把两种不同的金属导体1，2组成闭合回路，两接点 帕尔帖效应帕尔帖效应——两金属接触产生接触电势差两金属接触产生接触电势差V V1212(T(T1 1) )，，，， V V1212(T(T2 2) )汤姆逊效应汤姆逊效应汤姆逊效应汤姆逊效应————存在温差的金属两端产生温差电势差存在温差的金属两端产生温差电势差存在温差的金属两端产生温差电势差存在温差的金属两端产生温差电势差V V1 1(T(T1 1,T,T2 2) )，，，， V V1 1(T(T1 1,T,T2 2) )1 12 2T T1 1T T2 2- - - -V V1 1( ( ( (T T1 1, , , ,T T2 2) ) ) )V V2 2( ( ( (T T1 1, , , ,T T2 2) ) ) )V V1212( ( ( (T T1 1) ) ) )V V1212( ( ( (T T2 2) ) ) )2 分析原因：分析原因：2024/9/142024/9/14帕尔帖效应——两金属接触产生接触电势差12T1T2-V1(T 1 12 2T T1 1T T2 2- - - -V V1 1( ( ( (T T1 1, , , ,T T2 2) ) ) )V V2 2( ( ( (T T1 1, , , ,T T2 2) ) ) )V V1212( ( ( (T T1 1) ) ) )V V1212( ( ( (T T2 2) ) ) )热电势：热电势：热电势与温差有关，一般表达式热电势与温差有关，一般表达式Ø不同材料具有不同的不同材料具有不同的αβØ同种材料温差变化，热电势变化同种材料温差变化，热电势变化2024/9/142024/9/1412T1T2-V1(T1,T2)V2(T1,T2)V12(T 塞贝克效应的应用塞贝克效应的应用——用于温度测量的热电偶用于温度测量的热电偶2024/9/142024/9/14塞贝克效应的应用——用于温度测量的热电偶2022/9/24 常用热电偶材料常用热电偶材料 材料材料测温范围测温范围特点特点应用应用铂铹铂铹10纯铂纯铂0 ~ 1000 ℃℃准确性高，成本高准确性高，成本高精密测温、标准精密测温、标准铱铹铱铹10纯铱纯铱0 ~ 2100 ℃℃科学研究科学研究铱铹铱铹40铂铹铂铹400 ~ 1900 ℃℃氧化、中性气体氧化、中性气体镍铁镍铁镍铜镍铜50 ~ 500 ℃℃<50 ℃℃无电势无电势火灾报警火灾报警镍铬镍铬康铜康铜-200 ~ 900 ℃℃各种场合各种场合镍铬镍铬镍硅镍硅-50 ~ 1300 ℃℃电势大，线性好电势大，线性好各种场合、常用各种场合、常用铜铜康铜康铜-200 ~ 400 ℃℃各种场合各种场合镍铬镍铬金铁金铁-270 ~ 10 ℃℃低温低温铜铜金铁金铁-270 ~ -250 ℃℃灵敏度高灵敏度高低温低温2024/9/142024/9/14常用热电偶材料 材料测温范围特点应用铂铹10纯铂0 ~ 10 。