Техника - молодёжи 1940-08-09, страница 16

Б. Т. Коломиец продолжает работать над дальнейшим улучшением серноталлиевых фотоэлементов и над созданием? новых, еще более совершенных типов. Мы уверены, что в этой области возможен еще значительный прогресс.

Еще раньше, чем твердые фотоэлементы, в технике появились твердые выпрямители переменного тока. В 1926 г. американскому инженеру Грондалю удалось приготовить окисленные при высокой температуре пластинки меди, которые обладали замечательным! свойством. Если включить такую пластинку в электрическую цепь так, чтобы медь служила положительным полюсом, то сопротивление току окажется очень высоким. Если же сделать так, чтобы медь служила отрицательным болюсом, то сопротивление будет значительно меньше. Включив такую пластинку в цепь переменного тока, Грондаль получал гораздо более сильные токи в одном направлении, чем в противоположном. Пластинка превращала переменный ток в ток одного направления. Переменный рок 100 раз в секунду меняет свое направление. Пластинка Грондаля пропускает только ток одного направления, хотя и непостоянный во времени. Его можно, однако, применять для зарядки аккумуляторов, для вращения электромоторов постоянного (тока, для электросварки и многих других практических целей.

Твердые выпрямители по сравнению с ртутными обладают преимуществом простоты и длительности работы, а при низких напряжениях — и бблыним ко-эфициентом полезного действия.

Научные исследования, проведенные в Физико-техническом институте, позволили установить правильный взгляд на внутренний механизм этих выпрямителей.

В выпрямителях Грондаля рабочим веществом является закись меди, которой покрывают медную пластинку при температуре свыше 1000°. Между закисью и медью образуется тонкая прослойка с большим сопротивлением. Когда медь служит отрицательным шлюсом цепи, электроны из нее легко проходят сквозь запорный слой в закись меди. Сопротивление запорного слоя в этом случае невелико — это так называемое пропускное направление. Если же направление тока таково, что электроны принуждены итти через запорный слой из закиси меди в медь, то сопротивление слоя оказывается весьма значительным™ в тысячи раз большим, чем в пропускном направлении. Это — запорное направление тока.

Различие между пропускным и запорным направлениями объяснялось прежде следующим образом. В металле очень много свободных электронов, поэтому они и переходят в большем количестве из металла, чем из полупроводника, где их мало. Ошибочность такого «простого» объяснения стала, однако, совершенно очевидной, когда научный сотрудник Физико-технического института В. П. Жузе (а также Хартман в Германии) доказал, что только в дырочных полупроводниках, каким является закись меди, пропускной ток переносит электроны из металла в полупроводник. В электронных же полупроводниках, наоборот, электроны переходят именно в металл.

Вслед за тем стройную теорию выпрямляющего действия создали советские ученые Д. И. Блохинцев и Б. И, Давыдов. Такая же теория была развита в последние месяцы работами Шоттки в Германии.

Меднозакионые выпрямители уже давно получили широкое распространение в США и вызвали к жизни

большое производство. Выпрямители строятся там на токи в тысячи ампер, на напряжение в десятки тысяч вольт и применяются в радиоустановках. В СССР вначале производились лишь небольшие выпрямители (на 3—5 ампер) для автоблокировки транспорта. В тесной связи с заводом имени Казицкого Физико-технический институт разработал технологию промышленного изготовления выпрямителей на сотни и тысячи ампер и установил технические условия их эксплоатации при низких и высоких температурах. По качеству наши выпрямители не уступают американским!.

Освоен также другой известный за границей тип выпрямителей — из селена, нанесенного на железную основу. * •

Наряду о этим в институте ведется большая работа тто созданию новых, более совершенных типов выпрямителей. Первое, на что мы обратили внимание, это громадные количества дефицитной меди, которые необходимы для производства меднозакисных выпрямителей на тысячи -ампер. Чтобы выпрямить ток всего лишь в 0,1 ампера, необходим квадратный сантиметр медной пластинки. Научному сотруднику Б. В. Курчатову удалось создать выпрямители, в которых запорный слой образует сернистая медь. Основой этих выпрямителей служит алюминиевая чашечка диаметром* в 2—3 сантиметра. Одна такая чашечка выпрямшяет токи от 60 до 175 ампер. Здесь на квадратный сантиметр ^приходится в 100 раз больший ток. Вес и размеры этих выпрямителей поэтому гораздо меньше.

Однако основной недостаток как наших, так и заграничных выпрямителей состоит в их низком коэфи-циенте полезного действия. Сейчас он не превышает 80%. Поэтому твердые выпрямители применяются только там*, где напряжения не превосходят 40 вольт. Важнейшей задачей сейчас и является повышение их коэфициента полезного действия до 90%, что открыло бы новые области применения. Эту задачу мы и поставили себе на ближайшие годы.

По отношению к фотоэлементам коэфициент полезного действия не играет «пока столь существенной роли. Вряд ли в ближайшем будущем встанет вопрос об использовании фотоэлементов как источников энергии. Здесь важнее изменить чувствительность к определенным участкам спектра, повысить создаваемое фотоэлементом напряжение и понизить его сопротивление.

Выпрямители и фотоэлементы не исчерпывают технических применений полупроводников. Мы находимся лишь в самой начальной стадии проникновения полупроводников в электротехнику, автоматику, сигнализацию. Уже намечаются новые термоэлементы, фототелеграфия, телевидение, усиление токов при посредстве полупроводников. В каждой из этих областей переход к полупроводникам обозначал бы громадный шаг вперед, так как термоэлектродвижущие силы, фототоки в телевидении и электронные потоки в усилителях произвели бы целый переворот в современной технике. _ .

Не менее значительны перспективы, открываемые 'полупроводниками в области познания связи электричества с веществом. И здесь мы еще овладели только первыми позициями. Сочетая нашу теорию с лабораторным и техническим опытом, мы идем, однако, к созданию передовой физической теории, проверенной в горниле практики.

14