ペルティエ効果

ペルティエ効果︵ペルティエこうか、英: Peltier effect︶は、異なる金属を接合し電圧をかけ電流を流すと、接合点で熱の吸収・放出が起こる効果。ゼーベック効果の逆、電圧から温度差を作り出す現象である。トムソン効果とともに熱電効果のひとつである。ペルチエ効果、ペルチェ効果と表記することもある。

概要

2 種類の物質 A, B からなる熱電対

ペルティエ効果は次のような場合に起こる。異なる2種類の金属または半導体︵n型と p型︶を2つの点で接合したものに電流を流す。電流は片方の接点からもう一方に動くとき熱も輸送する。片方の接点は冷やされ、もう一方は温められる。この効果は1834年、ジャン＝シャルル・ペルティエによってはじめて観察された。トーマス・ゼーベックの最初の発見から13年後のことである。

電流 $I$  は回路を流れる間、上の接点︵点 $\mathrm {T_{2}}$ ︶で熱を放出し、下の接点︵点 $\mathrm {T_{1}}$ ︶で熱を吸収する。単位時間当たりに下の接点で吸収される熱量 ${\dot {Q}}$  は以下のようになる。


${\dot {Q}}=\Pi _{\mathrm {AB} }I=\left(\Pi _{\mathrm {B} }-\Pi _{\mathrm {A} }\right)I$ 


ここで、Π はペルティエ係数とよばれる係数で、$\Pi _{\mathrm {AB} }$  は熱電対全体、$\Pi _{\mathrm {A} }$  と $\Pi _{\mathrm {B} }$  はそれぞれの物質のペルティエ係数である。特に、p型のシリコーンは正のペルティエ係数を持ち、n型のものは負の係数を持つ。

導体は電流が流れる以前の平衡状態に戻ろうとして、一方の接点で熱を吸収し、もう一方で放出する。熱電対は直列につなぐことで、効果を強めることができる。

熱が移動する方向は電流の向きによって制御できる。電流の向きを変えると電子の移動の方向が変わり、熱の吸収・放出量の正負も変わる。

参考文献

●文部省、日本物理学会編﹃学術用語集 物理学編﹄培風館、1990年。ISBN 4-563-02195-4。 

●泉弘志﹃エレクトロニクス術語解説﹄誠文堂新光社、1983年5月20日。 

関連項目

• ペルティエ素子