Юный техник 1958-11, страница 25

«Современная физика знает две области, от которых мы ждем наиболее крупных сдвигов в материальных условиях жизни, — это атомное ядро и полупроводники».

Академик А. Ф. ИОФФЕ

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ХОЛОД

ЧТО БУДЕТ с проводником, если через него пропускать электрический ток? Вы спешите ответить: он будет нагреваться. Но еще в 1834 году французский физик Жак Пельтье, последовательно соединив проводники из различных металлов и пропуская через эту цепь постоянный электрический ток, обнаружил, что в некоторых стыках происходило не нагревание, а... охлаждение проводников.

Спустя четыре года русский академик Ленц изящным опытом показал, что на границе двух различных проводников, составляющих электрическую цепь, в зависимости от направления тока либо выделяется, либо поглощается тепло. Ленцу удалось заморозить каплю воды, помещенную на стыке двух металлоз, через которые проходил постоянный электрический ток.

После открытия Пельтье и опытов Ленца прошло свыше ста двадцати лет, и только в последние годы обнаруженный ими эффект нашел широкое практическое применение. Это стало возможным благодаря тому, что совместными усилиями советских физиков, химиков и металлургов удалось создать полупроводниковые вещества, в которых эффект термоэлектрического охлаждения в сотни раз больше, чем был в опытах Пельтье и Ленца, работавших с чистыми металлами.

В металлах атомы расположены в определенном порядке, образуют так называемую кристаллическую решетку. Будучи связаны в кристаллической решетке, атомы не находятся в покое, а совершают колебания вблизи положения равновесия. Энергия колебания атомов кристаллической решетки определяет температуру тела. Чем большей энергией обладает кристаллическая решетка твердого тела, тем выше его температура. В пространстве между атомами кристаллической решетки находятся так называемые свободные электроны, которые под влиянием внешнего электрического поля начинают передвигаться в металле. При этом увеличивается кинетическая энергия электронов. Сталкиваясь с атомами кристаллической решетки, они частично отдают им избыток своей энергии, в результате чего увеличивается энергия колебания кристаллической решетки, а значит, и температура тела. Так под влиянием проходящего тока происходит нагрев проводника.

В электрической цепи, состоящей из двух полупроводников, происходят несколько иные процессы.

В отличие от металлов в полупроводниках почти нет свободных электронов: в них могут находиться главным образом связанные с атомами электроны, обладающие вполне определенным значением энергии. Электроны же, энергия которых отличается от величины, присущей для данного полупроводника, находиться в нем не могут.

23