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ゼーベック効果とは?

ぜーべっくこうか

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ゼーベック効果とは、異なる金属や半導体の接合部に温度差を与えると起電力(電圧)が生じ、電流が流れる熱電現象のことです。

ゼーベック効果(Seebeck effect)とは、種類の異なる2つの導体または半導体を接合した回路において、2つの接合部に温度差をつけると起電力電圧)が発生し、回路に電流が流れる現象です。1821年にドイツの物理学者トーマス・ヨハン・ゼーベックによって発見されました。

原理としては、温度が高い側では金属内の電子(またはホール)が熱エネルギーを得て動きやすくなり、温度差に応じて電荷の偏りが生じることで電位差が発生します。生じる電圧は温度差に比例し、この比例定数を「ゼーベック係数」と呼びます。素材の組み合わせによって係数は異なり、素材選定が性能の鍵となります。

ゼーベック効果の主な応用例は以下のとおりです。

  • 温度計測に使う「熱電対(サーモカップル)」:工業プロセス・料理・医療など幅広い分野で使用
  • 廃熱や地熱から電気を作る「熱電発電」装置
  • 宇宙探査機の電力源(放射性同位元素熱電気転換器)
  • ウェアラブルデバイスでの体温発電の研究

ゼーベック効果は、電気で温度差を作る「ペルチェ効果」と逆の現象であり、両者は熱電効果(熱エネルギーと電気エネルギーの相互変換)の代表的な事例です。廃熱を電力に変換できる特性から、エネルギーハーベスティング(環境発電)技術として近年注目が高まっています。

使い方・例文

「鍋やコンロの温度をデジタルで表示する調理用温度計の多くは、熱電対(ゼーベック効果を使ったセンサー)によって温度を電圧に変換して計測しています。」

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