7.4 Ефект Еттінгсгаузена

Ефект Еттінгсгаузена є супутнім ефекту Холла і полягає в тому, що при пропусканні струму через провідник, поміщений в поперечне магнітне поле (рис. 7.5), в напрямі, перпендикулярному до магнітного поля і струму, виникає градієнт температури. Найбільшу величину цей ефект має у власних напівпровідниках. Як було показано в попередньому підрозділі, в таких напівпровідниках електрони і дірки відхиляються магнітним полем в одну і ту ж сторону (до грані С на рис. 7.5). Внаслідок цього на одній грані зразка концентрація електронів і дірок виявляється вище рівноважної і там рекомбінація переважає над тепловою генерацією носіїв, а на іншій грані (на грані рис. 7.5), навпаки, концентрація носіїв заряду нижча рівноважної і там теплова генерація переважає над рекомбінацією. Внаслідок цього тепло витрачається на генерацію електронно-діркових пар в одній частині зразка і виділяється в результаті їх рекомбінації в іншій частині цього зразка і в ньому виникає різниця температур (рис. 7.5).

Ефект Еттінгсгаузена спостерігається і в області домішкової провідності напівпровідників. В цьому випадку причиною його виникнення є відмінність часів вільного пробігу носіїв заряду, що мають різні швидкості теплового руху і внаслідок цього різні швидкості дрейфу «холодних» і «гарячих» носіїв. Згідно з формулою (7.27) холлівське поле компенсує дію сили Лоренца лише для носіїв заряду, які рухаються з деякою середньою дрейфовою швидкістю. Носії, дрейфуючі швидше, відхиляються у бік сили Лоренца, поволі дрейфуючі – в протилежну сторону. Які з цих носіїв є «гарячішими», залежить від переважаючого механізму їх розсіювання. Наприклад, якщо переважає розсіювання на теплових коливаннях гратки, «гарячі електрони» мають меншу рухливість в порівнянні з «холодними» і тому вони відхилятимуться до грані С (рис. 7.4,а) пластини і ця грань нагріватиметься; грань , до якої відхиляються «холодні» електрони, охолоджуватиметься.

Ефект Еттінгсгаузена може бути використаний в тих же пристроях, що і ефект Пельтьє – в пристроях кондиціонування повітря, охолоджування, термостатування і под., де потрібне перекачування тепла. При цьому матеріал, що використовується для цих цілей, так само як і в елементах Пельтьє, повинен мати по можливості меншу теплопровідність, щоб перетікання тепла від гарячої грані зразка до холодної було утруднено. Гальваномагнітні ефекти не вичерпуються приведеними ефектами Холла і Еттінгсгаузена. Крім того, існують ще термомагнітні ефекти, тобто ефекти, що виникають у присутності градієнта температури і магнітного поля. Проте найбільше практичне значення мають розглянуті ефекти Холла і Еттінгсгаузена.