Информация

Карта сайта

Эволюция arrow История вещей arrow Наука arrow Изобретение полупроводников
2014-04-17 09:38:38
Изобретение полупроводников
Печать E-mail
(0 голосов)

Здесь полезно, вероятно, привести несколько цифр: кванты ультрафиолетового света имеют энергию от 6,2 до 3,1 электронвольт (сокращенно — эВ), видимого от 3,1 до 1,6 эВ, ближнего инфракрасного — от 1,6 до 0,5, среднего и дальнего инфра-красного от 0,5 до 0,02 эВ. Один электронвольт — это энергия, которую электрон приобретает при разности потенциалов в один вольт.

Пытливый взгляд человека, его углубленное проникновение в окружающий мир обнаруживает новое в привычных, повседневных и казалось бы понятных явлениях природы.

 

Для внутреннего фотоэффекта подходят кванты сравнительно небольших энергий — ведь электрон остается внутри вещества, ему не нужно преодолевать энергетический барьер перед «вылетом» за пределы твердого тела. Энергия фотоактивного кванта в этом случае определяется строением электронных оболочек атомов данного вещества. У металлов электроны легко отрываются от родных атомов (для этого достаточно комнатной температуры), у диэлектриков — необыкновенно трудно, здесь даже ультрафиолет часто оказывается бесполезным.

Ученые обнаружили в Природе вещества, поведение которых зависит от внешних условий. В них при обычной температуре и в темноте почти нет свободных электронов, но освещение видимым или же инфракрасным светом совершает чудо — в этих веществах появляется множество носителей электрического заряда. Эти вещества получили название полупроводников. Например, для такого полупроводника, как германий, фотоактивным является излучение с длиной волны меньше 1,8 микрона, для полупроводникового кремния — с длиной волны 1,1 микрона и менее (ведь с уменьшением длины волны энергия кванта растет). Из подобных полупроводниковых веществ уже в наши дни удалось сделать прекрасные фотоэлементы. Причем им не нужна для работы электрическая батарейка…

Электрон, отрываясь от атома, оставляет его положительно заряженным. Положительный заряд за счет перескоков электронов тоже начинает путешествовать по полупроводниковой пленке или пластинке. Отрицательные и положительные заряды необходимо лишь «развести» к противоположным металлическим электродам — и фотоэлемент, световой генератор тока, готов.

Заряды легче всего разделить с помощью встроенного электрического поля, возникающего на границе двух пленок или слоев с разной проводимостью. Граница двух слоев играет роль шлагбаума-регулировщика, пропуская, например, в верхний слой фотоэлемента только отрицательные заряды и задерживая положительные, заставляя их накапливаться в нижнем слое.

На двухслойную пластинку или пленку падает излучение, и в цепи появляется рожденный светом электрический ток!

Мы привыкли сейчас к фотоэлементам. В электронном автомате, пропускающем нас в метро, роль неусыпного и бдительного стража играет луч света, падающий на фотоэлемент. Страстные футбольные болельщики видят по телевизору матч, происходящий на другом конце земного шара, благодаря спутнику-ретранслятору, аппаратура которого снабжается солнечной электроэнергией от сотен тысяч фотоэлементов, установленных на крыльях или корпусе спутника. Сведения о погоде в полярных и высокогорных областях Земли ученые получают от автоматических метеостанций, доставленных туда вертолетом. На каждой метеостанции — небольшая солнечная батарея, генератор электроэнергии. Качается на волнах бакен, запасающий в своем аккумуляторе энергию света, превращенную с помощью фотоэлементов в электрический ток. Горит всю ночь солнечный светлячок бакена, помогая морякам не сбиться с пути…

Недалеко то время, когда значительную часть электроэнергии для работы промышленности, средств связи и транспорта человечество будет получать от Солнца — с помощью огромных полупроводниковых солнечных батарей, расположенных в пустынях, в горах, на плавающих платформах в океанах и морях. И станет это возможным благодаря тому, что физики сумели многое понять в явлении фотоэффекта, отыскав в теории квантов путеводное начало к объяснению происходящих при этом процессов… Как сказал однажды Эйнштейн в статье, посвященной памяти Исаака Ньютона, «…творения интеллекта переживают шумную суету поколений и на протяжении веков озаряют мир светом и теплом». И озаряют, добавим мы, часто не только в переносном, но и в самом прямом смысле слова.

 

http://www.thingshistory.com/

 
Этот день в истории
20 июля
1534В Кембридже зарегистрировано первое в мире издательство
        cм. по теме: История книг »
1793американец Эли Уитни запатентовал хлопкоочистительную машину
1803в Санкт-Петербурге в саду Кадетского корпуса состоялся первый в России полёт на воздушном шаре
        cм. по теме: История воздухоплавания »
1836родился Томас Олбут (Thomas Clifford Allbutt) (ум. 1925), английский врач, изобретатель медицинского термометра
        cм. по теме: Как появился термометр »
1837Открыта первая железнодорожная станция Лондона, Euston
        cм. по теме: Кто изобрел рельсы? »
1872доктор Малон Луис (США) получил первый патент на изобретение беспроволочного телеграфа
        cм. по теме: История телеграфа »
1900В Париже была открыта первая во Франции линия метрополитена
1919Эдмунд Хиллари (Edmund Hillary), новозеландский исследователь и альпинист, первый покоритель Эвереста
1940Американский музыкальный журнал «Billboard» опубликовал первый список самых популярных песен. Ранее в журнале уже публиковались подобные списки, но представленные в них данные давались компаниями-производителями и отражали популярность пластинок, производимых только ими. Теперь все данные были сведены воедино и давали объективную картину продаж грампластинок того или иного исполнителя. Первой возглавила чарт песня «Я больше никогда не улыбнусь» («I’ll Never Smile Again»), записанная оркестром Томми Дорси (Thomas Francis Dorsey) с Фрэнком Синатрой (Francis Albert Sinatra) и вокальной группой «The Pied Pipers»
1969спускаемый аппарат космического корабля «Аполлон-11» в 20 часов 17 минут по среднеевропейскому времени опустился на Луну. Спустя почти восемь часов человек впервые ступит на поверхность спутника Земли
        cм. по теме: Высадка на Луну »
1976Проведены первые исследования на поверхности Марса
        cм. по теме: Лики Марса »
Поиск
 

 
Случайные
Рейтинг
Популярные
Статьи