Контактные явления в проводниках и термоЭДС.

Металлы не в состоянии контакта:

Приведены энергетические диаграммы двух уединенных (не взаимодействуют) металлов. Работа, которую необходимо совершить чтобы перенести электрон со дна зоны проводимости в состояние покоя в вакууме называют электронным сродством и обозначают буквой хи. Эту величину также называют истинной работой выхода. Термодинамической работой выхода обозначенной на рисунке буквой Ф, называют энергетический промежуток между уровнем Ферми и нулевым уровнем вакуума. В изолированном состоянии в металлах электронный газ характеризуется энергией Ферми, которая отсчитывается от дна зоны проводимости. В данном случае электроны в металле и имеют большую кинетическую энергию.

Металлы приведенные в соприкосновение:

В случае если два металла привести в электрический контакт то начнет происходить обмен электронами до момента установления термодинамического равновесия. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не произойдет выравнивание уровней Ферми. Электроны преимущественно переходят из металла с более высоким уровнем Ферми в металл с более низким уровнем Ферми. В результате то, что в металл с более низким уровнем Ферми перешло большее число электронов, этот металл становится отрицательно заряженным, соответственно при этом металл В становится заряженным положительно. В результате между металлами возникает контактная разность потенциалов под действием которой останавливается переход электронов из металла с более высоким уровнем Фермер металл с более низким уровнем Ферми. Величина сформировавшейся разности потенциалов величина контактной разности потенциалов, определяется формулой:

e*U_K=Ф_А-Ф_В

При контакте металлов, внутри самих металлов в состоянии термодинамического равновесия формируется энергетический барьер и обусловленное им электрическое поле. Соответствующая ему разность потенциалов, называют внутренней контактной разностью потенциалов, которая определяется разностью энергии Ферми.

e*U_i=Э_FA-Э_FB

Понятие термо ЭДС.

В случае соединения двух различных проводников, образующих замкнутую цепь, образуется термоэлемент, называемый термопарой. Между металлами, в кадкой из точек соединения возникает внутренняя контактная разность потенциалов. При различной температуре контактов в цепи возникает электрический ток. В случае, если провести разрыв этой электрической цепи, то между точками разрыва возникнет разность потенциалов , называемой термо ЭДС. Это явление получило название: эффект Зеебека. Величина термо ЭДС экспериментально оказалась пропорциональна разности температур между точками соединения контактирующих проводников.

Здесь альфа ав это коэффициент пропорциональности, называемый относительной дифференциальной термо ЭДС.

U_AB=альфа_АВ(Т₂-Т₁)

Величина относительной дифференциальной термо ЭДС, определяется разностью абсолютных термо ЭДС, находящихся в контакте проводников.

альфа_АВ=альфа_А-альфа_В

Величина абсолютной термоЭДС для металла , определяется формулой:

альфа_А=(pi²/3)(k/e)kT/Э_F

Лекция №7.