[科普中国]-席贝克系数

1821年，德国科学家Seeback发现，当两种金属接点之间存在温差时，回路中有持续的电流流动，这种现象称为Seeback效应，席贝克系数可用来表征Seeback效应的大小。

定义塞贝克系数可用来表征塞贝克效应的大小。其表达式为，其中，为热电材料上两点间的温度差；为相应两点间的温差电动势。热电材料中，当电子为多子时，冷端为负，S为负值；当空穴为多子时，热端为负，S为正值。

应用塞贝克系数的测量四探针平台在大学物理实验中主要配合精密恒流源与直流数字电压表用于金属薄膜电阻率的测量。因而可以使用四探针平台配合珀尔贴片、热像仪、数字电压表搭建了塞贝克系数的测量装置。这里以钙钴氧样品测量为例1。

塞贝克系数测试装置如图所示，其中一块珀尔贴片加上电压用作热端，另一块贴片保持室温作为冷端，使放在贴片上的钙钴氧样品产生温差。热端帕尔贴片上施加的电压从0.6V逐渐增大到2.6V以改变样品上的温度分布，测试中两块珀尔贴片间距保持为13mm。用直流数字电压表测量探针接触样品后的电压值，并通过热像仪得到四探针与样品接触点的温度，由公式计算样品的塞贝克系数。

温度对半导体材料塞贝克系数的影响热电材料也叫温差电材料，是一种能够实现热、电能量相互转换的功能材料，它在热电发电和制冷、恒温控制与温度测量等领域都有极为重要的应用前景。热电器件具有尺寸小、质量轻、无机械转动部件，工作无噪声，可精确控温，响应速度快，器件使用寿命长等优点，因此不存在污染环境的问题，还可为超导材料的使用提供低温环境。

塞贝克（Seebeck）效应，又称作第一热电效应，它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。利用塞贝克效应，可制成温差电偶来测量温度。

有学者采用机械合金化法制备出镥掺杂碲化铋基热电粉末，镥掺杂质量比为 1%，分别在 170℃，200℃，230℃，260℃四个温度下对合金化粉末进行热压，并测试热压块体样品的塞贝克系数。

实验得到半导体热电材料的塞贝克系数的大小为，

式中 s 为散射因子，n 为载流子浓度。可以看出，塞贝克系数琢与散射因子 s 和载流子浓度 n 有关系。样品经过热压，晶粒长大，孔隙由连通变为孤立，使散射机制发生变化，散射因子变大，导致塞贝克系数的增加。热压温度越高，晶粒长大越明显，孔隙越小，散射因子对塞贝克系数的影响越明显。因而发现塞贝克系数随着热压温度的增加而增大2。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学