珀耳帖效應

當有電流通過不同的導體組成的迴路時，除產生不可逆的焦耳熱外，在不同導體的接頭處隨着電流方向的不同會分別出現吸熱、放熱現象。這是J.C.A.珀耳帖在1834年發現的。電荷載體在導體中運動形成電流。由於電荷載體在不同的材料中處於不同的能級，當它從高能級向低能級運動時，便釋放出多餘的能量；相反，從低能級向高能級運動時，從外界吸收能量。能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出。這一效應是可逆的，如果電流方向反過來，吸熱便轉變成放熱 ^[1]  。

1834年法國科學家珀爾貼發現了熱電致冷和致熱現象－即温差電效應。由N、P型材料組成一對熱電偶， 當熱電偶通入直流電流後，因直流電通入的方向不同， 將在電偶結點處產生吸熱和放熱現象，稱這種現象為珀爾帖效應。

半導體制冷器，也叫熱電製冷器或温差製冷器，它採用了珀耳帖效應 ^[2]  。

如果兩種不同的導體連接成迴路，且兩接頭的温度T1和T2不同時，則迴路中產生電動勢,會有電流出現。此現象是T.J.塞貝克在1821年發現的。温差電動勢與兩接頭的温度勢及兩種材料的性質有關，可用温差電動勢率S12，即單位温差產生的電動勢來描述這一效應。

1856年W.湯姆孫(即開爾文)用熱力學分析上述兩種温差電效應時指出，還應有第三種温差電現象存在。後來有人在實驗上發現，如果在存在温度梯度的均勻導體中通有電流時，導體中除了產生不可逆的焦耳熱外，還要吸收或放出一定的熱量，這一現象定名為湯姆孫效應。在單位時間和單位體積內吸收或放出的熱量與電流密度j及温度梯度成正比 ^[3]  。

温差電現象：在固態或液態導體中，利用三種相互關聯的現象：塞貝克效應、珀耳帖效應和湯姆孫效應（包括磁場對每個效應的影響），把內能直接轉換成電能(或其逆過程)的現象。

這三種熱電現象都是可逆的。

在半導體中同樣存在着上述三種温差電現象，而且效應比金屬導體中顯着得多。如金屬中温差電動勢率約為0～10微伏/攝氏度之間，在半導體中常為幾百微狀/攝氏度，甚至達到幾毫伏/攝氏度。因此金屬中的塞貝克效應主要用於温差電偶（用作温度計）；而半導體可用於温差發電。珀耳帖效應可用於致冷。一級致冷，温差可達50～60°C；二級致冷可達70～80°C；三級致冷可達90～100°C。由於低温下材料的致冷性能變差，所以一般只作到三級左右 ^[1]  。