В 1821 году немецкий ученый Зеебек установил, что если кольцо, составленное из двух или нескольких полупроводников, подогревать в местах спайки, то в кольце появится электрический ток. На основе этого открытия спустя много лет были созданы термоэлементы, которые нашли широкое применение в науке и технике.
Представьте себе большую керосиновую лампу, на которую вместо абажура надевается термобатарея. Обращенные к стеклу спаи нагреваются до 300 - 350 градусов, а противоположные концы полупроводниковых элементов, сделанные в виде радиаторов, охлаждаются наружным воздухом до 60 градусов. Образующейся разницы температур вполне достаточно, чтобы получить напряжение примерно в 100 вольт. Такие термобатареи уже выпускаются нашей промышленностью.
Приемник с полупроводниковыми усилителями, в котором вместо ряда деталей применена «печатная схема», весит не больше 200 - 250 граммов, а термобатарея к нему - 250 - 500 граммов. Такой приемник без труда можно взять в любой поход или экспедицию. Очень удобен он в районах, где еще нет электрической энергии.
Значение полупроводникового термоэлектричества этим не ограничивается. Как известно, ежегодно мы сжигаем больше 500 миллионов тонн топлива. Свыше 75 процентов энергии тепла, заключенной в этом топливе, рассеивается неиспользованной. И вот представьте себе, что все окружающие нас предметы, излучающие без пользы тепло, начиная от заводской трубы и кончая домной, обложены со всех сторон дешевыми, удобными для установки термобатареями, которые без особых затрат непрерывно вырабатывают электрический ток. Миллиарды киловатт - часов, море энергии можно было бы получить таким путем.
Один квадратный метр очень тонких двойных пластинок - кристаллов кремния или германия с разными проводимостями, если его облучать солнечным светом, способен давать до 100 ватт электрической энергии. Один гектар в пустыне, покрытый такими батареями, заменит электрическую станцию мощностью в 1 000 киловатт, а квадратный километр - станцию в 100 тысяч киловатт.
Над всеми этими заманчивыми проблемами сейчас успешно трудится коллектив Института полупроводников Академии наук СССР, возглавляемый одним из крупнейших советских физиков, Героем Социалистического Труда академиком А. Ф. Иоффе.
В процессе цепной реакции деления урана больше 85 процентов энергии выделяется в виде тепла. Поэтому в настоящее время атомную энергию пока приходится использовать в виде тепловой электрической станции. Коэффициент полезного действия такой установки в лучшем случае не превышает 30 - 35 процентов. И людям, видимо, некоторое время придется мириться с тем, что самый мощный в природе источник энергии запряжен в старую «телегу». Но ученые уже давно начали поиски новых путей преобразования атомной энергии непосредственно в электрическую.
Возникла такая идея. Если пластинку радиоактивного вещества, например, стронция - 90, излучающего чистые бета - лучи (электроны), соединить с полупроводниковым выпрямителем, то каждый электрон, проходя через кристалл, будет «выбивать» из него не менее 200 тысяч вторичных, третичных и т. д. поколений электронов. Одновременно этот кристалл будет и выпрямлять электронный поток, пропуская его только в одном направлении. Получится батарейка, которая способна давать электрический ток в течение примерно 24 лет! Один элемент ее не превысит по размеру 0,03 кубического сантиметра, а напряжение его составит 0,5 вольта. Собрав такие элементы в большие батареи, можно получить источник энергии значительной мощности.
Самый сильный источник излучения энергии - ядерный реактор. Родилась мысль - окружить реактор и все его вспомогательные устройства вместо бетонных стен батареями из полупроводниковых выпрямителей. Излучаемые реактором гамма - лучи и другие частицы будут улавливаться полупроводниками; возникший электрический ток намного повысит коэффициент полезного действия реактора.
В Директивах XX съезда партии уделено особое внимание электрификации народного хозяйства и транспорта. Особо подчеркнута роль полупроводниковых силовых выпрямителей. Известно, что любой, самый эффективный преобразователь переменного тока расходует немало энергии впустую и очень велик по размеру. В отличие от него германиевый или кремниевый выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный с неслыханной эффективностью: 98 - 99 процентов, то есть почти не расходует энергии на себя. Кроме того, он занимает очень мало места. Полупроводниковый кристаллический выпрямитель - пластинка площадью в 100 квадратных сантиметров - способен при условии непрерывного охлаждения обеспечить постоянным током электровоз мощностью в 4 000 лошадиных сил!
Можно без конца перечислять области науки и техники, в которых уже используются и будут применяться полупроводниковые приборы.
В 11-м номере читайте о видном государственном деятеле XIXвека графе Александре Христофоровиче Бенкендорфе, о жизни и творчестве замечательного режиссера Киры Муратовой, о друге Льва Толстого, хранительнице его наследия Софье Александровне Стахович, новый остросюжетный роман Екатерины Марковой «Плакальщица» и многое другое.