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
18 ноября
1870Первая официальная линия голубиной почты связывает Тур и Париж.
1928В Нью-Йорке проходит премьера первого звукового мультфильма «Парроходик Вилли» («Steamboat Willie») с любимым всеми героем Микки Маусом. До этого Микки Маус появлялся в двух немых мультфильмах.
Поиск
 

 
Случайные
Рейтинг
Популярные
Статьи