热电效应――浅谈热电偶
塞贝克效应：两种不同材质的电导体或半导体连接点之间的温度差异产生这两点间的电势差，换种说法即，电导体或半导体的温差可导致内部电势差，这一现象我们称之为塞贝克效应或热电效应。每单位温差引起的热电电势我们称之为塞贝克系数。塞贝克系数为衡量热电效应大小的系数。只有不同材质间的塞贝克电势差才能被测得。热电偶的原理正是基于塞贝克效应。
塞贝克效应和材质
假设有一根铝棒，如图1所示，我们加热它的一端并且冷却它的另一段。则受热区域的电子将更为活跃，并因此比冷却端区域的电子拥有更高的运动速率。正因如此，产生了一个从受热端到冷端的电子净出量，由此在冷端逐渐累计电子，受热端显现正极。电子的移动知道受热端和冷端的电场达到平衡，电子不再继续向冷端移动而结束。这样，就在受热端和冷端之间产生了一个以受热端为正极的电压。金属中因为温差△T而产生的电势差△V，就称之为塞贝克效应，为了表示这个效应的大小，我们定义电势差和温差之比为塞贝克系数。
一般来说，S表征冷端相对应于受热端的电势，如果电子是从受热端发散到冷端，则相对于受热断，冷端为负，系数也为负。对于P型半导体，恰恰相反，是空穴而非电子从受热端向冷端发散，冷端呈现正极，系数也为一个正值。
系数S被人们广泛认为代表热电转换量，虽然，实际上更准确地说，它表征的是电压差。因此，为避免误解，一个更确切的能代替S的系数塞贝克系数产生了。S是基于温度的材质特性，S=S(T)。知道一个材质的塞贝克系数S(T)，从公式转化即可得知电压差：
同时，每电子平均能量根据材质的密度状态不同如下：
EFO为0K时的费米能，从上面公式3可以看出，随着温度的上升，费米分布函数中的能量也快速攀升，所以受热端的每电子平均能量较高，相应的，受热端的电子不断向冷段发散，直到形成一个电压差阻止其进一步发散。需要注意的是，公式3中的每电子平均能量与各种材质的EFO也有很大关系。
各种材质的塞贝克系数列表：
假设，因温差δT而产生的发散电子与正极之间的δV如Figure2所示。假设一个电子试图从受热端游离到冷端，它必须克服电压差δV，即-eδV。克服电压差所作的功使电子的平均费米能变少了：
转化一下可得：，因为
所以塞贝克系数为：