产生汤姆孙效应的原因和帕尔贴效应产生的原因相似，不同的地方是造成帕尔贴效应中载流子的能量存在差异的原因是在回路的两导体内，载流子的势能存在着显著不同；而汤姆孙效应是由于导体内存在温度分布不均引起的载流子的能量存在差异[15]。汤姆孙效应是汤姆孙以热力学的原理为基础，将原本毫无关联的塞贝克系数和帕尔贴系数二者联系起来，从而发现并推导出来的。于是，要体现材料的热电性质可以从不同的角度来实现。塞贝克系数、帕尔贴系数和汤姆孙系数三者的关系可由下面的开尔文关系式表示出来：

π_ab=α_ab T                               (1.4)

(dα_ab)/dT=(τ_bT 〖-τ〗_aT)/T                              (1.5)

由第二个式子可以推出同一种材料的塞贝克系数和汤姆孙系数之间关联的表达式：

α=∫_0^T▒τ/T dT                             (1.6)

从上式可以看出，如果已知道材料的塞贝克系数，就可以以此为基础计算出材料的帕尔贴系数和汤姆孙系数，同样，以材料的汤姆孙系数为基础，也可以计算出材料的塞贝克系数。

温差发电在热电制冷方面的作用是塞贝克效应和帕尔帖效应在热电转换方面主要的应用。值得一提的是温差电效应不只存在于接头界面处，在导体的内部更是贯穿了整个热电转换过程，所以这是一种体效应而非界面效应。20世纪初期，德国的阿特克希(Altenkirch)发现并通过实验总结了材料的塞贝克系数α、电导率σ和热导率κ此三者是影响材料热电性能的三个重要参数。而最根本的能确保材料热电效应的重要指标是塞贝克系数；另外热导率数值越小，能够让接头两端的温度差尽可能不变也是材料具有良好热电性的另一指标；另外，为使尽可能小地产生焦耳热，材料的电阻也应尽可能小[5]。因此，均质热电材料的热电性能是由塞贝克系数，帕尔帖系数，汤姆孙系数来决定的。除此以外，我们可以用温差电优值Z来表示材料整体的热电性能，其与塞贝克系数α、电导率σ和热导率κ之间的关系为Z=α²σ/κ，单位为K-1，亦常被写作ZT(无量纲优值)。由此可见，热电材料的温差电优值Z由材料的热学性能和电学性能两个部分组成，其中电学性能部分(α²σ)被称为热电材料的“功率因子”。以上三个都是可以用物理手段直接测量的参量，它们都直接关系着材料内部的能带结构和材料的微观组织结构[5]。

1.1.3 热电材料的应用

热电效应和其他所有的物理效应一样都会被投入使用到实际的生活应用之中。而热电效应主要表现在两个方面的应用：一是利用塞贝克效应来制造热电产生器继而用于发电，二是利用帕尔贴效应制造热电制冷器继而用于各个方面的制冷。

测量温度时使用的温差电偶就是利用金属材料的塞贝克效应而制造的。而实现将热能转化为电能的温差发电器则是利用半导体的塞贝克效应而制造的，因为它的塞贝克系数很大。图1.2(a)为这种装置的示意图。温差发电器的两端分别由p型半导体和n型半导体热电材料制成，一端以欧姆接触和金属连接在一起，温度为T1，另一端通过欧姆接触和电阻RL连接在一起，温度为T0。根据塞贝克效应可知，当T1＞T2时，负载电阻中便会产生电流，从而形成温差发电器。

如果合理的运用温差现象，我们还可以实现电能向热能的转换，利用帕尔贴效应可以使装置的一端不断吸收外界的热量而使外界的温度低温，制造出制冷装置。图1.2(b)为这种装置示意图。