Seebeck-Koeffizient
Wenn zwei verschiedene elektrische Leiter in einem geschlossenen Stromkreis Kontakt zueinander haben, entsteht in diesem eine elektrische Spannung, wenn am Berührpunkt eine andere Temperatur herrscht als am Punkt der Spannungsmessung. Die resultierende Spannung ist:
SA und SB sind dabei die Seebeck-Koeffizienten, diese hängen von Material und Temperatur ab. T1 und T2 entsprechen den beiden unterschiedlichen Temperaturen. Der Seebeck-Koeffizient besitzt die Einheit [Volt/Kelvin]. Wenn die Temperaturdifferenz sehr klein ist und die Seebeck-Koeffizienten konstant bleiben kann vereinfacht U=(SB-SA)*(T2-T1) angenommen werden.
Die Spannung entsteht durch Thermodiffusion, die energiereichen Elektronen an der warmen Kontaktstelle diffundieren zum negativen Leiter. Dadurch wird ein konstanter Elektronentransport vom Positiven zum Negativen Leiter ausgelöst, wobei neben der elektrischen Energie auch Wärmeenergie übertragen wird, welche dann den Seebeck-Effekt mindert.
Der Wirkungsgrad eines Thermoelementes ist umso größer, je größer die elektrische Leitfähigkeit und umso kleiner die Wärmeleitfähigkeit des Leiters ist.
Ausschlaggebend für die Eigenschaften des Leiters ist die figure of merit. In dieser, auch „ZT“ genannten Kennzahl, sind bereits folgende Größen eingerechnet: die Temperatur, der Seebeck-Koeffizient (quadratisch), die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit.
