Thermoelemente

Zur Messung eines weiten Temperaturbereichs verwendet man gerne Thermoelemente. Als Sensorinterface zu einem Mikrocontroller stehen moderne integrierte Schaltungen zur Verfügung.
Thermoelemente funktionieren auf Grund des Seebeck-Effekts: Liegt entlang eines Drahtes eine Temperaturdifferenz an, so stellt sich eine Verschiebung der freien Leitungselektronen ein. Die Größe der Ladungsverschiebung hängt dabei von den elektrischen Eigenschaften des Materials ab.
Den Elektronen, die sich normalerweise innerhalb des Kristallgitters bewegen, wird thermische Energie zugeführt (Bild 1). Sie bewegen sich schneller, so dass sie vom erwärmten zum kalten Ende diffundieren. Dort werden sie wieder langsamer, geben also ihre Energie wieder ab. Am kalten Ende bildet sich ein Elektronenüberschuss, es wird also negativ gegenüber dem heißen Ende. Gleichzeitig bildet sich ein elektrisches Feld, so dass ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den Elektronen herrscht.