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Effetto Seebeck

1821
  • Thomas Johann Seebeck
Thermoelectric generator demonstrating Seebeck effect in solid state physics.

The Seebeck effect is the direct conversion of a temperature difference into an electric voltage. When a temperature gradient is applied across a junction of two dissimilar conductors or semiconductors, a voltage is produced. This voltage is proportional to the temperature difference, with the proportionality constant known as the Seebeck coefficient ([latex]V = S cdot Delta T[/latex]).

The Seebeck effect originates from the movement of charge carriers (electrons and holes) within a conductive material. When one end of a conductor is heated, the charge carriers at that end gain kinetic energy and tend to diffuse towards the colder end. This migration of charge creates a net charge buildup at the cold end and a deficit at the hot end, resulting in an electrostatic potential, or voltage. The magnitude of this voltage depends on the material’s properties, encapsulated in the Seebeck coefficient (S), also known as thermopower.

Nei metalli, gli elettroni sono i principali portatori di carica. Nei semiconduttori, l'effetto può essere molto più ampio e può essere dominato dagli elettroni (tipo n) o dalle lacune (tipo p). Unendo un materiale di tipo n e uno di tipo p per formare una termocoppia, l'effetto viene amplificato. Sia gli elettroni nel materiale di tipo n che le lacune nel materiale di tipo p si allontanano dalla giunzione calda verso le giunzioni fredde, creando una tensione cumulativa. Questo principio è alla base di tutti i generatori termoelettrici, che convertono il calore direttamente in energia elettrica senza parti in movimento, offrendo affidabilità e silenziosità.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Fisica dello stato solido

Tipo

Physical Effect

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Alessandro Volta’s discovery of the voltaic pile (1800)
  • comprensione della corrente elettrica
  • sviluppo dei concetti di calore e temperatura
  • Georg Ohm’s work on electrical resistance

Applicazioni

  • termocoppie per la misurazione della temperatura
  • generatori termoelettrici (teg) per il recupero del calore di scarto
  • generatori termoelettrici a radioisotopi (RTG) per alimentare veicoli spaziali
  • fonti di energia per località remote

Brevetti:

NA

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