Definition

Seebeck-Effekt

Der Seebeck-Effekt ist ein Phänomen, bei dem eine Temperaturdifferenz zwischen zwei unterschiedlichen elektrischen Leitern oder Halbleitern eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden Substanzen erzeugt.

Wenn Hitze auf einem der beiden Leiter oder Halbleiter angelegt wird, fließen Elektronen vom aufgeheizten in Richtung des kühleren Materials. Sofern das Paar durch einen elektrischen Schaltkreis verbunden ist, fließt Gleichstrom (DC) durch diesen Schaltkreis.

Die Spannungen, die durch den Seebeck-Effekt erzeugt werden, sind klein, in der Regel lediglich einige Mikrovolt (millionstel Volt) pro Grad Celsius Unterschied an der Verbindung. Wenn die Temperaturdifferenz groß genug ist, können manche Geräte per Seebeck-Effekts einige Millivolt (tausendstel Volt) produzieren. Eine Vielzahl solcher Konstrukte können in Reihe geschaltet werden, um die Spannungsausgabe zu erhöhen. Eine Parallelschaltung eignet sich, um den maximal lieferbaren Strom zu erhöhen. Große Anordnungen von Seebeck-Effekt-Einrichtungen können sinnvoll sein, um in kleinem Umfang elektrische Leistung zu liefern, sofern große Temperaturunterschiede an den Knotenpunkten beibehalten werden.

Seebeck-Effekt
Abbildung 1: Seebeck-Effekt

Der Seebeck-Effekt ist für das Verhalten von Thermoelementen verantwortlich, die dafür genutzt werden, annäherungsweise Temperaturunterschiede zu messen oder elektronische Schalter zu betätigen, die große Anlagen ein- und ausschalten können. Diese Fähigkeit kommt in der thermo-elektrischen Kühltechnik zum Einsatz. Zu den gängigen Metall-Kombinationen für Thermoelemente gehören Konstantan/Kupfer, Konstantan/Eisen, Konstantan/Chromel und Konstantan/Alumel.

Thomas Johann Seebeck entdeckte das Phänomen Anfang des 19. Jahrhunderts. Im Jahr 2008 fanden Physiker etwas, das sie den Spin-Seebeck-Effekt genannt haben. Der Spin-Seebeck-Effekt tritt auf, wenn Wärme an ein magnetisiertes Metall angelegt wird. Als Folge ordnen sich die Elektronen entsprechend ihrer Rotation (Spin) neu an. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Elektronenbewegungen entsteht bei dieser Neu-Ordnung keine Wärme als Abfallprodukt. Der Spin-Seebeck-Effekt könnte zu der Entwicklung kleinerer, schnellerer und energieeffizienterer Mikrochips sowie Spintronik-Geräte führen.

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Diese Definition wurde zuletzt im Juni 2016 aktualisiert

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