D. K. S. Makdonald. Termoelektrik hodisalar negiziga kirish

4.1.1. Электронлар сочилишининг бир неча тури таъсирида натижавий S.

34-rasmdagi kabi bir-biri bilan ketma-ket ulangan, mos ravishda mutlaq termoEYuKlari S₁, S₂ va issiqlik qarshiligi W₁, W₂ bo'lgan ikkita mustaqil o'tkazgichni ko'rib chiqaylik. Agar tizim bo'ylab ko'rsatilganidek (kichik) harorat farqi ∆T qo'llanilsa, bu harorat farqi W₁, W₂ termal qarshiliklarga mutanosib ravishda bo'linadi. Ya’ni:

va
.

Harorat farqi ∆T₁ birinchi ochiq zanjirda o'tkazgich bo'ylab salt yurish potensiallr farqi ∆V₁ ni hosil qiladi:

∆V₁=S₁∆T₁

va xuddi shunday ikkinchi o'tkazgichda ham. Shunday qilib, ochiq zanjirning ketma-ket kombinatsiyasi bo'ylab umumiy salt yurish potensiallar farqi ∆V₁ paydo bo'ladi:

∆V=∆V₁+∆V₂=S₁∆T₁+S₂∆T₂


. (78)

107-bet.

34-rasm. Ketma-ket o'tkazgichlar uchun ko’rsatilgan termoEYuKlarning kombinatsiyasi.

Endi ketma-ket ikkita o'tkazgichning mutlaq termoelektr quvvati S=∆V/∆T bilan aniqlanadi, va shunday:

S= , (79)

yoki umuman olganda ketma-ket ulangan o'tkazgichlar uchun:

. (80)
Ushbu natijani turli xil tarqalish mexanizmlari mavjud bo'lgan bitta o'tkazgichda foydalanishda quyidagi taxminlar yuzaga kelishi mumkin. (Gold va boshq., qarang.1960):

1. 
   Biz ushbu bitta o'tkazgichdagi elektr o'tkazuvchilarni bir hil zaryad tashuvchilar guruhi (aytaylik elektronlarni) nuqtai nazaridan ko'rib chiqish mumkin deb taxmin qilamiz. Taxminlarga ko'ra, bu, qat’iy ravishda, elektronlar uchun tarqalish ehtimoli alohida elektron to'lqin vektori k ga aniq bog'liq bo'lmasligini talab qiladi.
   
2. 
   Elektronlarning tarqalish mexanizmlari bir-biridan butunlay mustaqil va shunday qabul qilinadiki, har qanday maxsus sochilish mexanizmi (aytaylik, i), agar butunlay yakka holda ishlasa, xarakterli termoEYuK S_i(T) ni va elektronning tarqalishi hisobiga issiqlik qarshiligini W_i(T) hosil qiladi. Bu shuni anglatadiki, har bir elektron "to'qnashuvi", uning sababi nima bo'lishidan qat'i nazar, oldingi yoki keyingi "to'qnashuvlar" dan mustaqil deb hisoblanishi mumkin.
   
3. 
   Supero'tkazuvchilarda issiqlikni tashish (ya'ni, issiqlik o'tkazuvchanligi) to'liq (ya'ni, amalda ustunlik bilan) o'tkazuvchanlik elektronlari tomonidan aniqlanishi kerak.
   

108-bet.

4. 
   Individual tarqalish mexanizmlari Fermi energiyasiga va umuman Fermi yuzasiga ta'sir qilmaydi, deb faraz qilamiz. Aksincha, agar boshqa shartlar bajarilsa va 79- yoki 80- tenglamalarga asoslangan nazariy bashoratlardan farqni topsak, kiritmalar haqiqatan ham qaysidir ma'noda asosiy metallning Fermi yuzasiga bevosita ta'sir oqilona taxmin qilishimiz mumkin.
   

80-tenglama oldingi mualliflar tomonidan turli yo'llar bilan olingan (qarang. Kohler, 1949b, van Ooijen, 1957 va de Vroomen, 1959) va natijada quyida keltirilgan 81-tenglama Nordxaym va Gorter (1935) tomonidan ham muhokama qilingan. 79-tenglama (yoki ko'proq umumiy 80-tenglama) ko'p holatlarda termoEYuKning eng muhim xususiyatini ta'kidlaydi. Biz absolyut bo’lmagan S₁ va S₂ hissalarining kattaligi mavjud bo'lgan har bir alohida komponentning nisbiy tarqalishiga bog'liqligini ko'ramiz. Bunday holda, termoelektr quvvatini "intensiv" parametr sifatida ko'rib chiqish foydali bo'ladi; ya'ni, uning kattaligi, birinchi yaqinlashishiga ko'ra, komponentlarning absolyut konsentratsiyasiga (tarqalish) bog'liq emas, balki ularning nisbiy konsentratsiyasiga bog'liq. Bu elektr va issiqlik qarshiligidan farq qiladi, bu ma'noda keng ko'lamli parametrlar bo'lib, ularning kattaligi mavjud aralashmalarning mutlaq kontsentratsiyasiga bog'liq.
O'ylaymanki, bu haqiqatan ham qadimda termoelektr energiyasining xatti-harakatlari juda hayratlanarli bo'lib tuyulganligidan, hozirgi kunda shunday samarali vosita paydo bo'lgan. Agar biz birinchi navbatda qarshilik muammolari bilan shug'ullanadigan bo'lsak, unda, ehtimol, 0,0001% dan kam kiritmaga ega bo'lgan har qanday metall ko'proq yoki kamroq sof metall sifatida harakat qiladi, deb aytishimiz mumkin. Boshqa tomondan, odatda termoEYuK bilan bunday bo'lmaydi. Biz yana 79-tenglamada ko'rib turganimizdek, boshqa tarqalish mexanizmlari mavjud bo'lishidan qat'i nazar ko'proq muhim bo'lgan narsa, ba'zi kiritmalarning nisbiy konsentratsiyasidir. Shunday qilib, umuman olganda, agar biz juda sof metal deb hisoblaganimiz bilan bir qator tajribalarni boshlasak, odatda 0,0001% erigan moddaning qo'shilishi elektr yoki issiqlik qarshiligining keskin o'zgarishiga olib kelishidan hayratlanamiz. Boshqa tarafdan, agar bu termoEYuK bilan sodir bo'lsa, bugungi birinchi xulosamiz shunday bo’ladiki, haqiqatan ham haqiqiy(asosiy) metall juda toza ekanligini tasdiqlaydi, chunki ba'zi bir kiritmaning atigi 0,0001% qo'shilishi allaqachon mavjud bo'lgan sochuvchi komponentlarning nisbiy ustunligini tubdan o'zgartirish uchun etarli ekan.

109-bet.

Bu shuni anglatadiki, dastlabki metallda, ehtimol 0,0001% dan kamroq kiritma mavjud edi, chunki bu miqdorning qo'shilishi termoEYuKda katta o'zgarishlarga olib keldi. Shunday qilib, bir tomondan, agar ushbu umumiy printsipni e’tibor qilmasak, doimo juda sof metallarning termoEYuKda juda keskin va oldindan aytib bo'lmaydigan o'zgarishlardan hayratga tushishimiz mumkin. Boshqa tomondan, agar biz termoEYuKning ushbu "intensiv" xususiyatini hisobga olsak, absolyut sochilishga emas, balki nisbiy sochilishga nisbatan sezgirligi termoelektrdan sof metallarni juda sezgir tarzda tekshirish uchun eng kerakli vosita sifatida foydalanishga imkon beradi.