Термо-ЭДС возникает в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, если места контактов поддерживают при разных температурах. 2

Несколько причин возникновения термо-ЭДС:

1. Зависимость уровня Ферми от температуры. 1 Уровень Ферми зависит от температуры, поэтому скачёк потенциала при переходе из одного металла в другой для спаев, находящихся при разных температурах, неодинаков. 1
2. Градиент температуры вдоль проводников. 1 У нагретого конца концентрация свободных электронов с энергией, превышающей уровень Ферми, выше, чем у холодного спая. 1 Вдоль проводника возникает градиент концентрации электронов с данным значением энергии, что влечёт за собой диффузию более быстрых электронов к холодному концу, а более медленных — к тёплому. 1
3. Фононное увлечение. 2 Если в твёрдом теле существует градиент температуры, то число фононов, движущихся от горячего конца к холодному, будет больше, чем в обратном направлении. 2 В результате столкновений с электронами фононы могут увлекать за собой последние, и на холодном конце образца будет накапливаться отрицательный заряд (на горячем — положительный). 2