热电转换是指热能和电能之间的相互转换。热电效应包括塞贝克 (Seebeck) 效应、珀尔帖 (Peltier) 效应、汤姆逊 (Thompson) 效应。热电转换效应的发现，引起了科学界极大的兴趣，因为从宏观上讲，热电转换效应意味着热能与电能之间的直接转换。如何使这种效应成为实际应用中的能量转换与利用。

在我们的现代生活中，大到工业生产、交通运输，小到日常生活，每天都在消耗着大量的能量，然而这些能量并没有得到充分的利用。在能量的利用过程中，总有一部分能量未能得到利用，而是转化为热能散失掉了。应用热电材料进行热电转换可以利用这部分能量。

热电材料是通过其内部载流子的移动及其相互作用，来完成电能和热能之间相互转换的一种功能材料。与一般的发电方法相比，优势在于没有外部的转动部件，因此工作时没有噪声、没有部件之间的磨损等。另外，由于它没有流体态的介质，可以说基本没有环境污染。热电材料的主要特点是：它可以像压缩软件一样把热量打包，传送给材料中电能的载体——电子或空穴载流子，它们在把热量从温度高的一端运输到温度低的一端的同时，由于电子或空穴的定向移动，这种材料的两端就会产生电压。而所产生的这种电压，就为人们提供了可利用的能源。

热电材料的理想特性一般要求，内阻较低以减少内部电流产生的损耗（发热）；较低的导热系数（热导率）以减少从高温端向低温端的热传导；较高的热电动势（开路）。大多数物质的热电动势只有几微伏每度温差，不适宜作为热电材料。最适合的材料是半导体材料，如碲化铅、锗硅合金、碲化锗，等等。

热电效应包括下列三种基本效应：

（1）第一热电效应，亦 称为“塞贝克 （Seebeck） 效应”。把两种不同的 导体连接成闭合回路，如两个接点的温度不同，则 回路中将产生一个电势，称为“热电势”（图1a）， 且温度差越大，热电势亦越大。

（2）第二热电效 应，亦称为“珀尔帖 （Peltier） 效应”。当电流通 过由两种不同的金属组成的回路时，在金属导体中 除了产生焦耳热之外，还要在接点吸收或放出一定 热量——珀尔帖热（图1b）。

（3）第三热电效 应，亦称为“汤姆逊 （Thompson） 效应”。如果 使一金属导体两端保持恒定的温差ΔT，在时间τ 内通过电流i，则在两端点间依电流方向不同放出 或吸收一定的热量QT（汤姆逊热） ，且QT=σiτΔT

式中 σ——汤姆逊系数。汤姆逊效应是可逆的 （图1c）。

（a）塞贝克效应；（b）珀尔帖效应； （c）汤姆逊效应

热电转换器也是一种热机，它从高温热源吸热，向低温热源放热，并将部分热转换成为电功。因此它的理论最高效率仍然是卡诺循环效率。由于各种损失的存在，热电转换器的效率与卡诺循环限制相去甚远。理论分析表明热电转换器的效率能够大于10%，但实际建成装置的效率大都远低于这个值，随着半导体材料的发展，热电转换器的效率接近20%是个合理的目标。至于应用，可在非洲偏远地区用油灯的余热为收音机供电，可在海洋上用海水温差驱动声纳浮标。