Эффект Нернста — Эттингсгаузена

Эффект Нернста — Эттингсгаузена

Эффект Нернста — Эттингсгаузена, или поперечный эффект Нернста — Эттингсгаузена — термомагнитный эффект наблюдаемый при помещении полупроводника, в котором имеется градиент температуры, в магнитное поле.

Суть эффекта состоит в том, что в полупроводнике появляется электрическое поле $\mathbf{E}$, перпендикулярное к вектору градиента температур $\nabla T$ и вектору магнитной индукции $\mathbf{B}$, то есть в направлении вектора $[\nabla T,\;\mathbf{B}]$. Если градиент температуры направлен вдоль оси X, а магнитная индукция — вдоль Z, то электрическое поле параллельно вдоль оси Y. Поэтому между точками a и b (см. рис.) возникает разность электрических потенциалов u. Величину напряжённости электрического поля E_y можно выразить формулой:

$E_y=\frac{u}{d}=q_\bot B_z\frac{dT}{dx},$

где $q_\bot$ — так называемая постоянная Нернста — Эттингсгаузена, которая зависит от свойств полупроводника и принимать как положительные, так и отрицательные значения. Например, в германии с удельным сопротивлением ~ 1 Ом/см при комнатной температуре, при B˜10³ Гс и dT / dx˜10² К/см наблюдается электрическое поле E_y˜10 ^{− 2} В/см. Значение постоянной $q_\bot$, а следовательно и E_y, сильно зависят от температуры образца и от магнитного поля и при изменении этих величин могут даже изменять знак.

Поперечный эффект Нернста — Эттингсгаузена возникает по той же причине, что и эффект Холла, то есть в результате отклонения потока заряженных частиц силой Лоренца. Различие, однако, заключается в том, что при эффекте Холла направленный поток частиц возникает в результате их дрейфа в электрическом поле, а в данном случае — в результате диффузии.

Существенным отличием является также тот факт, что, в отличие от постоянной Холла, знак $q_\bot$ не зависит от знака носителей заряда. Действительно, при дрейфе в электрическом поле изменение знака заряда приводит к изменению направления дрейфа, что и даёт изменение знака поля Холла. В данном же случае поток диффузии всегда направлен от нагретого конца образца к холодному, независимо от знака заряда частиц. Поэтому направления силы Лоренца для положительных и отрицательных частиц взаимно противоположны, однако направление потоков электрического заряда в обоих случаях одно и то же.