Лекции по Электрическому приводу

Эффект Пельтье – выделение или поглощение теплоты при прохождение электрического тока I через контакты двух различных проводников. Выделение теплоты сменяется поглощением при изменение направления тока. Открыт французским физиком Ж. Пельтье в 1834 г. Объяснение эффекта: средняя энергия носителей зависит тока от их энергетического спектра, концентрации и механизма их рассеяния и по этому в различных проводниках различна. При переходе из одного проводника в другой электроны либо передают избыточную энергию атомам, либо пополняют недостаток энергии за их счет.
В первом случае вблизи контакта выделяется, а во втором поглощается теплота Пельтье. При переходе электронов из полупроводника в металле электроны отдают свою избыточную энергию. На контакте двух полупроводников (двух металлов) также выделяется (поглощается) теплота, т. к. средняя энергия носителей зарядов по обе стороны контакта различна.
Применение: эффект используется для охлаждения в холодильных установках, в некоторых электрических приборах [3].
Явлением Томсона называют выделение или поглощение теплоты, избыточной над джоулевой, при прохождении тока по неравномерно нагретому однородному проводнику или полупроводнику.
Эффект Томсона – выделение или поглощение теплоты в проводнике с током, вдоль которого имеется градиент температуры, происходящее помимо выделения джоулевой теплоты. Теплота Томсона пропорциональна силе тока, времени и перепаду температуры.
Если вдоль проводника, по которому протекает ток, существует градиент температуры, причем направление тока соответствует направлению движения электронов от горячего конца к холодному, то при переходе от более нагретого участка в более холодный электроны тормозятся и передают избыточную энергию окружающим атомам (выделение теплоты); при обратном направление тока электроны, ускоряются полем термоэдс и пополняют свою энергию за счет энергии окружающих атомов (поглощение теплоты) [3].

8.3. Электронная эмиссия

Ноттингема эффект – выделение теплоты на катоде при автоэлектронной эмиссии и поглощение теплоты при термоавтоэлектронной эмиссии, обусловленной разностью между средней энергией электронов, подходящих к поверхности катода и покидающих его. При низкой температуре (при автоэлектронной эмиссии) распределение электронов по энергиям практически не отличается от распределения Ферми при абсолютном нуле. Поэтому сквозь потенциальный барьер в вакуум уходят электроны, энергия которых несколько ниже уровня Ферми. При этом происходит нагревание эмиттера за счет энергии электронов, приходящих из электрической цепи на освобождающиеся уровни. В случае термоавтоэлектронной эмиссии (при высокой температуре) электроны уходят с уровней, лежащих выше уровня Ферми. Заполнение этих уровней электронами, приходящими из цепи, приводит к охлаждению эмиттера. Открыт У. Б. Ноттингемом в 1941 г. [3].
Эффект Малтера – эмиссия электронов в вакуум из тонкого диэлектрического слоя на проводящей подложке при наличии сильного электрического поля в слое. Открыт американским радиоинженером Л. Малтером в 1936 г. в слое А1₂О₃ + Cs₂O на А1. эмиссионный ток быстро растет с ростом анодного напряжения. Эффект Малтера обусловлен наличием сильного электрического поля в слое, что приводит к автоэлектронной эмиссии из подложки в слой [3].
При контакте тел с вакуумом или газами наблюдается электронная эмиссия – выпускание электронов телами под влиянием внешних воздействий: нагревания (теплоэлектронная эмиссия) потока фотонов (фотоэмиссия), потока электронов (вторичная эмиссия), потока ионов, сильного электрического поля (автоэлектронная или холодная эмиссия), механических или других "портящих структуру" воздействий (автоэлектронная эмиссия).
Во всех видах эмиссий, кроме автоэлектронной, роль внешних воздействий сводится к увеличению энергии части электронов или отдельных электронов тела до значения, позволяющего им преодолеть потенциальный порог на границе тела с последующим выходом и вакуум или другую среду.