Еттінгсгаузена ефект

Еттінгсга́узена ефект, обернений ефект Нернста — Еттінгсгаузена — термоелектричне (або термомагнітне) явище, яке впливає на електричний струм у провіднику за наявності магнітного поля; явище виникнення поперечного градієнта температури [math]∇_y T[/math] за одночасної дії взаємно перпендикулярних магнітного поля [math]B_z ⃗[/math] та електричного поля [math]E_x ⃗[/math].

Названий на честь фізика А. фон Еттінгсгаузена.

Характеристика та основні властивості

Еттінгсгаузена ефект зумовлений різною дією голлівського поля (див. Е. Г. Голл) і магнітної Лоренца сили на швидкі та повільні носії заряду.

Для носіїв, швидкість яких більша від середньої [math]ϑ_с[/math], магнітний складник сили Лоренца перевищуватиме поперечне електричне голлівське поле, тому вони відхилятимуться до однієї з граней зразка в напрямку [math]y[/math]. Нагромаджуючись біля цієї грані, вони віддаватимуть енергію ґратці кристалічній, тому грань нагріватиметься.

Для носіїв заряду, швидкість яких менша від [math]ϑ_с[/math], голлівське поле діятиме інтенсивніше за силу Лоренца, і вони відхилятимуться вздовж напрямку y до протилежної грані. Її охолоджують, поповнюючи енергію за рахунок енергії кристалічної ґратки. При [math]j_y = 0[/math] [math]∇_x T = 0[/math] [math]∇_y T=P_E j_x B_z[/math], де [math]P_E[/math] — коефіцієнт Еттінгсгаузена у см³/(Вт·с). [math]P_E \gt 0[/math], якщо [math]j ⃗[/math], [math]B ⃗[/math], і [math]∇T[/math] направлені так, як на рисунку (див. Рис.).

Якщо [math]∇_x T = 0[/math], Еттінгсгаузена ефект називають ізотермічним.

Різниця температур на бічних гранях зразка призводить до виникнення термоелектричної напруги на контактах метал — напівпровідник, яка додається до голлівської напруги.

Теплоперенесення у напівпровідниках — повільний процес, тому Еттінгсгаузена ефект із голлівських вимірювань можна виключити, замінивши струм постійний низькочастотним струмом змінним і вимірюючи змінну напругу Голла.

Наукове і практичне значення

Еттінгсгаузена ефект може бути помітним у низькоомних напівпровідниках із малою питомою теплопровідністю. Різницю температур в Еттінгсгаузена ефекті визначають співвідношенням [math]∆T_y=P_E IB_z/d[/math], де [math]d[/math] — товщина зразка в напрямку магнітного поля.

Еттінгсгаузена ефект пов’язаний з ефектом Нернста (див. В. Г. Нернст) та співвідношенням Бріджмена (див. П. В. Бріджмен): [math]P_E=Q_N T/æ[/math], де [math]æ[/math] — питома теплопровідність, яка містить ґратковий складник; [math]Q_N[/math] — коефіцієнт Нернста в см²/(с·К). Це співвідношення використовують для розрахунку [math]P_E[/math] з більш простих вимірювань ефекту Нернста й оцінки [math]∇_y T[/math].

Література

Третяк О. В., Лозовський В. З. Основи фізики напівпровідників : в 2 т. Київ : ВПЦ «Київський університет», 2007–2009.
Ніколайчук Г. П. Фізика напівпровідників та напівпровідникових приладів. Харків : Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2020. 100 с.

Автор

Б. Ф. Біленький

Покликання на цю статтю: Біленький Б. Ф. Еттінгсгаузена ефект // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Еттінгсгаузена ефект (дата звернення: 11.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 02.09.2024

Фізичні явища та ефекти