Потенциальная энергия валентных электронов металла меньше, чем вне металла, на величину, равную глубине потенциальной яме E p0 Потенциальная энергия электрона E p0 = - eφ и потенциал φ той точки, в которой находится электрон, имеют противоположные знаки. Отсюда следует, что потенциал внутри металла больше, чем потенциал в непосредственной близости к его поверхности на величину E p0 /e.

Полная энергия электрона в металле слагается из потенциальной и кинетической энергии. При абсолютном нуле значения кинетической энергии электронов проводимости заключены в пределах от нуля до совпадающей с уровнем Ферми энергии E max.

Условием равновесия между соприкасающимися металлами является равенство полных энергий, соответствующих уровням Ферми. При этом условии уровни Ферми обоих металлов располагаются на схеме на одинаковой высоте. В этом случае потенциальная энергия электрона в непосредствен- ной близости к поверхности первого металла будет на eφ2 – eφ1 меньше, чем вблизи простого металла. В этом случае потенциальная энергия электрона в непосредствен- ной близости к поверхности первого металла будет на eφ2 – eφ1 меньше, чем вблизи простого металла. Следовательно, потенциал на поверхности первого металла будет на выше, чем на поверхности второго.

Эффект Зеебека состоит в том, что в электрической цепи, составленной из разных проводников (М1 и М2), возникает термоэдс, если места контактов (А, B) поддерживаются при разных температурах. Если цепь замкнута, то в ней течет электрический ток (так называемый термоток IT), причем изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления термотока.

Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока. Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока.

Эффект Пельтье - термоэлектрическое явление, обратное эффекту Зеебека: при пропускании электрического тока I через контакт (спай) двух различных веществ (проводников или полупроводников) на контакте, помимо джоулева тепла, происходит выделение дополнительного тепла Пельтье QP при одном направлении тока и его поглощение при обратном направлении.

q P = p 12 Ч j, где j=I/S - плотность тока; S - площадь контакта; размерность этой величины [ q P ]СИ=Вт/м2. размерность этой величины [ q P ]СИ=Вт/м2. Изменение знака источника меняет направление тока на противоположное: от ПП2 к ПП1 на контакте А и от ПП1 к ПП2 на контакте В. Соответственно меняется знак тепла Пельтье и соотношение между температурами контактов: QP(А) 0, ТА 0, ТА<ТВ.

В этом случае эффект Пельтье имеет другое объяснение. Рассмотрим ситуацию, когда ток в контакте идет от дырочного полупроводника к электронному (р ® n). При этом электроны и дырки движутся навстречу друг другу и, встретившись, рекомбинируют. В этом случае эффект Пельтье имеет другое объяснение. Рассмотрим ситуацию, когда ток в контакте идет от дырочного полупроводника к электронному (р ® n). При этом электроны и дырки движутся навстречу друг другу и, встретившись, рекомбинируют. В результате рекомбинации освобождается энергия, которая выделяется в виде тепла. Эта ситуация рассмотрена на рисунках, где изображены энергетические зоны (ec - зона проводимости, ev - валентная зона) для примесных полупроводников с дырочной и электронной проводимостью. В результате рекомбинации освобождается энергия, которая выделяется в виде тепла. Эта ситуация рассмотрена на рисунках, где изображены энергетические зоны (ec - зона проводимости, ev - валентная зона) для примесных полупроводников с дырочной и электронной проводимостью. Выделение тепла Пельтье на контакте полупроводников р и n - типа Поглощение тепла Пельтье на контакте полупроводников р и n - типа

Вывод  Эффект Пельтье, как и другие термоэлектрические явления имеет феноменологический характер.  Эффект Пельтье в полупроводниках используется для термоэлектрического охлаждения и подогрева, что находит практическое применение при термостатировании и в холодильных устройствах.

Эффект Томсона относится к термоэлектрическим эффектам и заключается в следующем: при пропускании электрического тока через полупроводник (или проводник), вдоль которого существует градиент температуры, в нем, помимо джоулева тепла, в зависимости от направления тока будет выделяться или поглощаться дополнительное количество тепла.

Неравномерное нагревание первоначально однородного образца меняет его свойства, делая вещество неоднородным. Поэтому явление Томсона это, в сущности, своеобразное явление Пельтье с той разницей, что неоднородность вызвана не различием химического состава образца, а неодинаковостью температуры. Неравномерное нагревание первоначально однородного образца меняет его свойства, делая вещество неоднородным. Поэтому явление Томсона это, в сущности, своеобразное явление Пельтье с той разницей, что неоднородность вызвана не различием химического состава образца, а неодинаковостью температуры. Опыт и теоретические расчеты показывают, что явление Томсона подчиняется следующему закону: Опыт и теоретические расчеты показывают, что явление Томсона подчиняется следующему закону: где - тепло Томсона, выделяющееся (или поглощающееся) за единицу времени в единице объема полупроводника (удельная тепловая мощность); j - плотность тока; - градиент температуры вдоль образца; - градиент температуры вдоль образца; t - коэффициент Томсона, зависящий от природы полупроводника и его температуры. t - коэффициент Томсона, зависящий от природы полупроводника и его температуры.

 Причина всех Термоэлектрических явлений — нарушение теплового равновесия в потоке носителей (то есть отличие средней энергии электронов в потоке от энергии Ферми).  Абсолютные значения всех термоэлектрических коэффици- ентов растут с уменьшением концентрации носителей; поэтому в полупроводниках они в десятки и сотни раз больше, чем в металлах и сплавах.