Фізичне пояснення ефекту

Описаний термоелектричний ефект є досить непростим явищем. Для його розуміння розглянемо систему, що складається з мідного і залізного провідників, з’єднаних між собою. Звернемо увагу на процеси, які відбуваються в зоні контакту Cu-Fe, яка нагрівається. Купуючи додаткову кінетичну енергію, електрони в області нагрівання створюють більш високий тиск” електронного газу, тому прагнуть втекти з неї до більш холодного кінця контуру. Навпаки, контакт Cu-Fe, який охолоджується, викликає втрату кінетичної енергії носіїв заряду, це веде до зниження створюваного ними тиску в зоні контакту. Останній факт призводить до залучення в холодну область вільних носіїв заряду.

Якби метали в контакті були однаковими, то швидкості дрейфу електронів у результаті різниці температур були б однаковими, а їх напрямки в кожному провіднику – протилежними, тобто ніякої різниці потенціалів б не виникло. Але оскільки метали мають різну природу, то вони різним чином реагують на нагрів (зміна “тиску” електронів і швидкість їх дрейфу різні для Fe і Cu). В цьому і полягає причина появи ЕРС в зоні контакту.

Зазначимо, що при поясненні фізики процесу використовувалася аналогія з ідеальним газом.

Напрямок виникає термотока, а також його розмір визначаються природою металів, різницею температур контактів, а також особливостями самої електричної замкнутої ланцюга.

Якщо розглянути фізику процесу для пари метал-напівпровідник, то вона не буде відрізнятися від такої для розглянутої пари метал-метал. Додаток різниці температур двох контактів металу з напівпровідником викликає в останньому потік електронів (n-тип) або дірок (p-тип) від гарячої до холодної, що призводить до появи різниці потенціалів.

Якщо не підтримувати різниця температур за рахунок відведення тепла від холодної зони і його підведення до гарячого контакту, то в ланцюзі швидко встановлюється термодинамічна рівновага, і струм припиняє текти.