相信很多人都玩过半导体制冷片，它可以使用电能把热量从器件的一个面搬运到另一个面，但是很多人不知道，还是这个东东，是可以把热量转变成电能的，这个半导体制冷片同样可以作为“半导体温差发电片”，今天我们就来说说这个小小的温差发电片和它背后的故事。
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什么是塞贝克效应？
这里首先引入第一个名称：“塞贝克效应”，后面我们还会说到它的“逆过程”，是的，看上去有点复杂~~
塞贝克效应，通俗地说，就是不同的金属导体或半导体，具有不同的自由电子密度（或载流子密度），当两种不同的金属导体相互接触时，在接触面上的电子就会由高浓度向低浓度扩散。
有点像分子的“扩散”，有谁还记得物理课本上的“分子运动”？如果你确实还记得有这么一章，那么，你是当之无愧的“学霸”！
同时，电子的扩散速率与接触区的温差成正比，所以只要维持两个接触面之间的温差，就能使电子持续扩散，那么，在这个扩散运动下，当然，这里不是分子扩散运动了，而是电子的扩散运动，就会在两块金属的另两个端点形成稳定的电压。原理就是这样了，So Easy ！正是由于这个特征，塞贝克效应通常应用于热电偶，用来直接测量温差，这也并不难理解，因为“电子的扩散速率与接触区的温差成正比”，只要有比例关系，就很容易测量出一个线性或者近似线性的值。
塞贝克效应原理图
总结一下，塞贝克效应是通过温差产生电能的一种现象。
关于半导体制冷片和帕耳帖效应
半导体制冷片是根据塞贝克效应的逆过程——帕耳帖效应而发明的制冷设备，是一个热传递的工具。
好吧，我承认又是一个拗口的名字，帕耳帖效应。这就是前面那个“塞贝尔效应”的逆过程，前面是说温差会产生电能，这里的帕耳帖效应，是用电能产生温差。
帕耳帖效应其实是诸多热电效应的一种，是塞贝克效应的逆过程。帕耳帖效应就是让施加有电压的两种导电材料（导体或者半导体）产生温差。具体计算也很简单，即：
其中是产热率，I是电流，
（这个系数的物理含义为单位电流在某种材料中携带的热流数量）
这个公式在实际应用中，通过改变电流的流向，就可以实现Q的正值或者负值，也就决定了器件是放热还是吸热，从而达到制冷的效果，其实用过半导体制冷片的D友会发现，制冷片的一面是冷的，另一面是热的，这就和这个公式中两种不同材料的帕耳帖系数有关了，实际应用中，通常前者的帕耳帖系数为正，后者为负，这样就可以保证相对系数较大，增大所产生的温差。
当初帕耳帖效应的发现者John-Charles-Athanase Peltier用的是铜线与铋线组成热电耦，而出于效率的考虑，现在我们一般选择半导体材料，一端连接P型半导体，一端连N型半导体，如今在小电器里用得遍地开花的应该就是它了，比较常见的就是家里那种带制冷功能的饮水机，里面用的就是这种半导体制冷片。
帕耳帖效应原理图
总结一下，帕耳帖效应是通过电能产生温差的一种现象。
如何DIY一台温差发电机
上面说的这么多，大家对这两种效应有所了解了吧？下面我们说说怎样DIY一台温差发电机，这里我们依靠塞贝克效应，就是那个通过温差产生电能的塞贝克效应，而不是通过电能产生温差的帕耳帖效应！
是不是又有点乱了？
又乱了也没有关系！搞不懂两种物理效应也不会影响你的DIY！因为，大家常见的半导体制冷片，同样也可根据塞贝克效应工作把热能（即内能）转化为电能，从而进行温差发电。当帕耳帖器件（比如制冷片）的两端处于不同温度时，就会产生电动势，也可以输出功率。
这和直接转动直流小马达转子时，在接线端也会有电流输出相似。不信你去试试，当你用手使劲转动小直流电机的时候，看看原来应该接电池的接线柱上是不是有电流输出。
下面是国外DIY达人制作的一台温差发电-电风扇，供大家参考，结合上面我们提到的基本原理，相信你也可以很容易制造出这么一台有些酷酷的、只要有温暖就能转动的电风扇。
用到的材料基本都可以很轻松的找到：两个散热器（其中一个散热器吸热，另外一个散热器负责散热）、一个半导体制冷片、一个直流小马达，另外，你可以使用易拉罐自己剪出这台环保风扇的扇叶。
其实类似的应用或者说电子创意还有很多，比如说下面这个创意产品。
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