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.

Атомная батарея

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.

• Страницы:
• предыдущая
• 1
• 2

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.