ПРОБУЖЛЕПИЕ

ИСПОЛИНА

А* Ф. ИОФФЕ, академик,

Герой Социалистического Труда Рис. & ДАШКОВА

посшвия тшi ошибки

В 1820 году датский физик Эрстед заметил, что при прохождении электрического тока расположен-* нал аблизи магнитная стрелка повора-чиаается. Это открытие заинтересовало ученых, и вскоре привело Ампера и Фараде* к развитию науки об электромагнитных явлениях, а потом и к электрическим машинам.

Годом позже Эрстеда, а 1821 году, эстонский физик Зеебек доложил а Прусской Академии наук о саоих опытах, а которых магнитная стрелка поворачивалась, когда а находящейся аблизи замкнутой цепи из даух разных проаодникоа появлялась разность тем* ператур между участками, где проводники соединяются между собою.

Сопостааиа эти факты, казалось, естественно было заключить, что а цепи протекал ток. tan и поняли открытие Зеебека тогдашние физики. Но сам Зеебек никак с этим не соглашался. Он думал, что открыл намагничиаание, аызаанное разностью температур, и пытался объяснить земной магнетизм разностью температур между экеато-ром и полюсами.

Эта ошибка Зеебека имела Двоякого рода последствия.

Чтобы убедить саоих противников, что его эффект имеет магнитное, а не электрическое происхождение и не связан с электрическими свойствами материала, Зеебек исследоаал громадное количество самых разнообразных веществ — металлов, сплавов, минералов и химических соединений, которые мы теперь называем полупроводниками. Среди них оказались и те материалы, которые сейчас применяются в термоэлектрических батареях.

С другой стороны, упорная борьба против теории электрического тока от* влекла Зеебека от попыток использовать термоэлектричество как источник тока» А между тем оказывается, что найденные им материалы могли бы превращать тепловую энергию в электрическую с коэффициентом полезного действия тогдашних паровых маший около 3°/». Только через Полстолетие удалось получать электрические токи с помощью электромагнитных машин, которые приводились во вращение паровыми машинами.

Открытие Зеебека, если бы оно было разумно и сразу использовано, надолго сделалось бы лучшим источником электрического тока и электроэнергии. Трудно сказать, как сложилась бы в зтом случае история электротехники и электроники.

Но этого не произошло. Бурное развитие электромагнетизма надолго отвлекло внимание физиков от термоэлектричества» Ого лет термоэлектричество служило на практике только дли измерения температур.

вскоре после Открытия Зеебека в 1834 году был сделан еще один важный шаг вперед. Французский часовщик Пельтье обнаружил, что прохождение тока через границу двух разных проводников вызывает тепловые аффекты. Но Пельтье, как и Зеебек, не понял своего открытия. Он видел в нем только признак того, что закон Ома может быть нарушен при пропускании слабых токов. В действительности же происходило выделение или поглощение тепла при переходе тока из одного проводника в другой. Это Доказал наглядно а 1838 году петербургский академик Ленц, который поместил на границе между проводниками каплю воды. Вода замерзала при токе одного направления и таяла, когда ток шел в обратном направлении (см. рис. в заголовке).

Открытие Пельтье могло бы иметь важнейшие применения в жизни: оно указывало новый путь для получения холода и тепла. Но и это открытие сто лет оставалось заключенным в том же «сонном царстве».

В середине прошлого столетия стали понимать истинный смысл открытий Зеебека и Пельтье. Но вплоть до 30-х годов нашего столетия попытки их использования оставались неудачными. Положение радикально изменилось только а самые последние годы.

i погоне м упущенным

Что же произошло? Что вдруг прервало столетний сои термоэлектрических явлений?

Разбудивший и* *лрйнц* — это полупроводники.

В 1926 году американский инженер

Грондаль показал, что окисленная медная пластинка обладает удивительным свойством: она легко пропускает электрические токи одного направления и создает громадные сопротивления для тока противоположного направления. Значит, пропуская через такую пластинку переменный ток, мы практически получим только токи од-ного направления. Пластинка выпрямляет переменный ток.

Вскоре выяснилось, что, Освещая такую пластинку, мы получаем элек* трический ток.

Эти факты привлекли внимание физиков к полупроводникам, которые, как оказалось, обладают также многими другими замечательными свойствами. В частности, оказалось, что термоэлектрические явления в полупроводниках в десятки раз сильнее, чем в металлах.

Возникает вопрос: не могут ли полупроводники открыть новую термоэлектрическую эру в энергетике, в холодильном деле, в отоплении?

Наша статья пытается ответить на этот вопрос.

Ток в металле мы представляем себе как поток электронов. В металле каждый атом отдает хотя бы по одному электрону, способному свободно передвигаться внутри металла. В полупроводнике же только небольшая часть атомов отщепляет такие электроны, которые свободно перемещаются. Число электронов, участвующих в прохождении тока а полупроводнике в сотни и тысячи раз меньше, чем в металле. Поэтому и токи здесь значительно слабее.

Когда один конец полупроводника теплее другого, электроны быстрее и в большем числе уходят из теплого конца, переходя в холодный, и начинают там накапливаться. А так как все они заряжены отрицательным электричеством, то вскоре колодный конец оказывается заряженным отрицательно по отношению к теплому концу.

Известно, что одноименные зйектри» ческие заряды отталкиваются Друг от друга, а разноименные — притягиваются. Поэтому отрицательный заряд на холодном конце начинает отталкивать подходящие к нему отрицательные электроны. Спустя некоторое время поток электронов от горячего конца к холодному и обратный поток от ot-рицательно зарядившегося холодного конца выравниваются. Дальнейшее накопление зарядов прекращается, ио при этом холодный конец остается с отрицательным зарядом.

в