1. 열전 효과 (Thermo-electric Effect)
ㅇ 열 및 전기와의 관계를 나타내는 효과(제벡효과,펠티에효과,톰슨효과)들을 총칭함
2. 제백 효과 (Seeback Effect)
ㅇ 두개의 금속 접합점 양단간 온도차에 의해, 접합부에서 기전력 발생 효과
- 2개의 다른 금속의 접합부 온도 구배(기울기)에 기인함
- 전기 도체를 통한 열(열전도) 및 전하(전기전도)의 동시 유동 현상
ㅇ 고온부 전자들이 페르미 준위 보다 더 높은 운동에너지를 갖게되어,
- 저온부로 확산되며 전위차(고온 +,저온 -) 발생
ㅇ 제백계수 (Seeback Coefficient) : (열기전력) = (제백계수[㎶/K]) x (온도차이)
- 제백계수가 높을수록 큰 기전력을 얻을 수 있는 양질의 열전소자가 될 수 있음
. 금속 : 수 [㎶/K], 반도체 : 수백 [㎶/K]
ㅇ 응용 : 열전대 온도계 등
※ 1821년 독일 물리학자 Thomas Johnson Seeback(1770~1831)가 발견
3. 펠티에 효과 (Peltier Effect)
ㅇ 두 금속(도체,반도체)의 접점에 전류가 흐를 때, 접합부에서 가열되거나 냉각되는 효과
- 전류가 흐르는 방향을 반대로하면, 열이 흐르는 방향(열의 흡수 또는 방출)이 바뀜
ㅇ 금속,반도체 사이에 접촉면을 갖을 때,
- 금속 도체에서 반도체로 전자(다수캐리어)가 흘러들어가면, 열 흡수
- 반도체에서 금속 도체로 전자가 빠져나가면, 열 방출
ㅇ 응용 : 펠티에 냉각소자 (Peltier Cooler) 등
4. 톰슨 효과 (Thomson Effect)
ㅇ 부분적 비 등온인 도체,반도체에 전류가 흐를 때, 온도차가 있는 부분에서 가열,냉각되는 효과
- 이때 발생되는 열량은, 전류 및 온도차에 비례적임
5. 열전 효과의 응용, 소자
ㅇ 열전 소자 (Thermo-electric Element)
- 열과 전기의 상호 관계로 나타나는 각종 효과를 응용하여 만들어진 소자
ㅇ 열전대 (열전쌍) (Thermocouple)
- 서로다른 2개 금속을 가느다란 선조각화하여, 양끝점을 접속/접합(용접,땜질,선을 꼬음 등)
. 온도차가 있으면 기전력 발생
- 응용 : 열전대 온도계
. 양끝 접합점의 온도차에 따라 유기되는 전압(열 기전력)의 원리를 이용
- 특징
. 제백효과를 이용하여 넓은 범위의 온도 측정 가능
. 비교적 저렴, 구조 간단, 작은 접점, 전원 불필요, 내구성 우수 등
- 회로기호 :
ㅇ 열전 소자 (Thermopile)
- 여러 열전대를 직렬로 연결한 구조로, 더 높은 전압이 생성 가능하여 미세한 온도 변화를 감지
- 응용 : 열전소자 적외선 방사 센서 (thermopile infrared radiation sensor)
ㅇ 열전 냉동 (Thermoelectric Cooling)
- 열전 냉각기(TEC: thermoelectric cooler)는,
. 펠티에 효과를 적용한 소형 쿨링 소자