lämpöjännitteitä

Lämpöjännitteet ovat sähköisiä jännitteitä, jotka muodostuvat, kun lämpötilat eroavat eri osissa johtavaa materiaalia tai liitosrakenteissa. Tämä ilmiö tunnetaan Seebeckin efektinä. Kahden erilaisen aineen liitos on usein se paikka, jossa lämpötilan ero synnyttää jännitteen. Pienissä lämpötilamuutoksissa jännite on likimääräisesti ΔV ≈ (SA − SB) ΔT, missä SA ja SB ovat liitettävien materiaalien Seebeckin kertoimia. Seebeckin kerroin kuvaa, kuinka paljon sähköpotentiaali muuttuu lämpötilan muuttuessa, ja sen merkki riippuu siitä, ovatko pääasialliset kantajat elektroneja vai aukkoja.

Materiaalien ominaisuudet määrittävät lämpöjännitteiden suuruuden. Metallien Seebeckin kerroin on tyypillisesti pienempi kuin puolijohteiden, ja arvot sijoittuvat useimmiten mikrovolttien per kelvin (µV/K) -luokkaan, mutta tietyt puolijohde- ja nanostruktuurimateriaalit voivat antaa suurempia arvoja. Lämpöjännitteet ovat keskeisiä sekä lämpötilan mittauksessa käytetyissä termopareissa että lämpöenergiaa sähköenergiaksi muuntavissa thermoelectric-generaattoreissa.

Sovellukset ja optimointi tähtäävät materiaalin zT-arvon parantamiseen, jossa zT = S^2 σ T / κ. Lämpöjännitteisiin liittyvät ilmiöt kuten Peltierin ja Thomsonin vaikutukset kuvaavat, miten sähkövirta ja lämpötila voivat vuorovaikuttaa eri konteksteissa; näitä ilmiöitä hyödynnetään sekä jäähdytyksessä että lämmityksessä.

Lämpöjännitteisiin liittyy siten sekä perusfysiikkaa että käytännön sovelluksia, erityisesti lämpötilan mittauksissa ja termojärjestelmissä.