什么是热电性

某些晶体的电极化强度随温度变化而释放表面吸附的部分电荷的性质。它只能发生在不具有中心对称的晶体中。在32种晶体的宏观对称类型中，只有10种具有惟一的极轴；晶体中离子沿极轴正反两个方向的配置不完全相同而产生电矩，导致晶体沿极轴方向出现一个宏观不等于零的固有极化强度

P

。通常在晶体表面上总电矩的正负端容易吸附异性电荷直到完全抵消总电矩所产生的宏观电场，所以这种固有极化并不表露出来。但是

P

与温度有关;当温度变化时由于

P

的改变而释放出表面吸附的部分电荷，这种现象称为热电效应；国内亦曾译为热释电效应。具有热电性的晶体称为热电体。当温度变化ΔT时，

P

的变化Δ

P

的分量

称pi为热电系数。经过人工极化的铁电体(见铁电性)都具有热电性，

P

等于剩余极化强度

P

r；对于铁电单晶体，可以做到

P

十分接近等于自发极化强度

P

s。

热电效应的大小与晶体所受的机械约束有关。在被钳制不能发生形变的晶体中出现的热电效应为一级效应，或称主效应。在自由晶体中，除一级效应外还有因热膨胀所诱导的压电效应也会改变表面吸附的电荷量，这是次级热电效应。晶体的温度、应力或应变不均匀时所引起的附加作用属于三级热电效应，亦称假热电效应。当晶体的弹性常数、压电系数和膨胀系数的温度变化关系为已知时，可以通过计算分出一级和次级效应对热电系数的贡献。例如Li2SO4·H2O的总热电系数为86.3×10-6C/(m2·K)；其中一级效应贡献60.2×10-6C/(m2·K)，次级效应贡献26.1×10-6C/(m2转·K)。

典型的热电晶体的p值为10-5数量级。在恒定温度下要产生相当于ΔT＝1°C所引起的ΔP值，需施加70kV/m的外电场。铁电体的热电效应比非铁电体例如电气石、CdS等大很多，并且p值与温度有关；靠近居里点时铁电体的热电系数变得特别大。

热电体有重要和广泛的应用，如红外探测器、热电激光量热计、夜视仪以及各种光谱仪接收器等。它的优点是不用低温冷却，但目前灵敏度比相应半导体器件稍低。

参考书目

S. B. Lang，Sourcebook of Pyroelectricity， Vol. 2，Gordon and Breach Publ. New York， London，Paris， 1974.