Seebeck 효과

Seebeck 효과는 도체의 한쪽 끝과 다른 끝 사이에 온도 차이가 있을 때 양쪽 끝 사이에 전압이 발생하는 현상을 말합니다. 이 효과는 19세기 초 독일 물리학자 토마스 요한 제벡이 처음 설명하면서 그의 이름을 따서 명명되었습니다.

Seebeck 효과를 정의하라?

Seebeck 효과는 도체에서 전하 운반체(예: 전자)의 움직임이 열을 발생시키는 사실에 기반합니다. 도체에 온도 차이가 적용되면, 더 뜨거운 쪽의 전하 운반체는 더 차가운 쪽의 전하 운반체보다 더 많은 운동 에너지를 가지게 되어, 전하의 순방향 흐름이 발생합니다. 이 전하의 흐름은 도체 전체에 전압을 생성하며, 볼트미터로 측정할 수 있습니다.

Seebeck 효과로 생성되는 전압의 크기는 도체를 가로지르는 온도 차이와 도체 자체의 특성에 비례합니다. 서로 다른 재료는 서로 다른 Seebeck 계수를 가지고 있으며, 이는 단위 온도 차이당 생성되는 전압을 나타냅니다.

Seebeck 효과는 열전 발전기에 사용되는 기본 원리입니다. 열전 발전기는 열을 전기에 변환하는 장치로, Seebeck 효과를 이용해 도체에 전압을 생성하고, 이를 외부 부하(예: 전구 또는 배터리)를 통해 전류를 구동하게 합니다.

Seebeck 계수:

Seebeck 계수는 두 점 사이에 1K의 온도 차이가 유지될 때 도체 사이에 발생하는 전압을 의미합니다. 실온에서 동-콘스탄탄 조합의 Seebeck 계수는 1K 당 41 마이크로볼트입니다.

S = ΔV/ΔT = (Vcold - Vhot)/(Thot-Tcold)

여기서,

• ΔV는 소재를 따라 작은 온도 변화(ΔT)를 도입하여 얻은 전압 차이를 의미합니다.

• ΔV는 차가운 쪽의 전압에서 뜨거운 쪽의 전압을 뺀 값으로 정의됩니다.

Vcold와 Vhot의 차이가 음수이면 Seebeck 계수는 음수가 됩니다.

ΔT가 작다고 간주할 때.

따라서 Seebeck 계수는 온도에 대한 생성된 전압의 첫 번째 도함수로 정의할 수 있습니다:

S = d V /d T

스핀 Seebeck 효과:

그러나 2008년에 열을 자성 금속에 가하면 전자가 스핀에 따라 재배열됨을 발견했습니다. 그러나 이러한 재배열은 열 발생에 책임이 없었습니다. 이 현상은 스피