CINXE.COM
Преобразователь тепловой энергии. Cтатьи. Наука и техника
<!DOCTYPE html> <!--[if IE 7 ]><html class="ie7"> <![endif]--> <!--[if IE 8 ]><html class="ie8"> <![endif]--> <!--[if IE 9 ]><html class="ie9"> <![endif]--> <!--[if (gte IE 10)|!(IE)]><!--><html> <!--<![endif]--> <head><script type="text/javascript" src="https://web-static.archive.org/_static/js/bundle-playback.js?v=7YQSqjSh" charset="utf-8"></script> <script type="text/javascript" src="https://web-static.archive.org/_static/js/wombat.js?v=txqj7nKC" charset="utf-8"></script> <script>window.RufflePlayer=window.RufflePlayer||{};window.RufflePlayer.config={"autoplay":"on","unmuteOverlay":"hidden"};</script> <script type="text/javascript" src="https://web-static.archive.org/_static/js/ruffle/ruffle.js"></script> <script type="text/javascript"> __wm.init("https://web.archive.org/web"); __wm.wombat("http://n-t.ru:80/tp/ts/pte.htm","20181114144533","https://web.archive.org/","web","https://web-static.archive.org/_static/", "1542206733"); </script> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="https://web-static.archive.org/_static/css/banner-styles.css?v=p7PEIJWi" /> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="https://web-static.archive.org/_static/css/iconochive.css?v=3PDvdIFv" /> <!-- End Wayback Rewrite JS Include --> <title>Преобразователь тепловой энергии. Cтатьи. Наука и техника</title> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1"/> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1"> <meta name="SKYPE_TOOLBAR" content="SKYPE_TOOLBAR_PARSER_COMPATIBLE"/> <!--[if lt IE 9]> <script src="http://html5shim.googlecode.com/svn/trunk/html5.js"></script> <script src="http://css3-mediaqueries-js.googlecode.com/svn/trunk/css3-mediaqueries.js"></script> <![endif]--> <meta property="og:title" content="Преобразователь тепловой энергии"> <meta property="og:url" content="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ts/pte.htm"> <meta property="og:image" content="https://web.archive.org/web/20181114144533im_/http://n-t.ru/n-t158.png"> <meta property="og:image:width" content="316"> <meta property="og:image:height" content="316"> <meta property="og:description" content="Предлагается описание конструкции преобразователя тепловой энергии окружающей среды в энергию электрического тока. Приведены: принцип работы и принципиальная схема преобразователя, технические условия изготовления полупроводниковой структуры пригодной для практического использования. "> <link rel="icon" href="/web/20181114144533im_/http://n-t.ru/favicon.ico" type="image/x-icon"> <link href="/web/20181114144533cs_/http://n-t.ru/dz/nit.css" rel="stylesheet" type="text/css"> </head> <body> <!--LiveInternet counter--><script type="text/javascript"><!-- new Image().src = "//web.archive.org/web/20181114144533/http://counter.yadro.ru/hit?r"+ escape(document.referrer)+((typeof(screen)=="undefined")?"": ";s"+screen.width+"*"+screen.height+"*"+(screen.colorDepth? screen.colorDepth:screen.pixelDepth))+";u"+escape(document.URL)+ ";h"+escape(document.title.substring(0,80))+ ";"+Math.random();//--></script><!--/LiveInternet--> <div id="fb-root"></div> <script>(function(d, s, id) { var js, fjs = d.getElementsByTagName(s)[0]; if (d.getElementById(id)) return; js = d.createElement(s); js.id = id; js.src = "//web.archive.org/web/20181114144533/http://connect.facebook.net/ru_RU/sdk.js#xfbml=1&version=v2.4&appId=1615304618725556"; fjs.parentNode.insertBefore(js, fjs); }(document, 'script', 'facebook-jssdk'));</script> <!-- Верхний колонтитул --><div class="vk vkm"> <!-- Логотип --> <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/"> <img class="il1" style="float: left;" src="/web/20181114144533im_/http://n-t.ru/dz/1024-logo.gif" border="0" width="208" height="72" alt="Перейти в начало сайта" title="Перейти в начало сайта"> <img class="il2" style="float: left;" src="/web/20181114144533im_/http://n-t.ru/dz/480-800-logo.gif" border="0" width="50" height="50" alt="Перейти в начало сайта" title="Перейти в начало сайта"> </a> <!-- Название --> <div class="nv nm1">Электронная библиотека «Наука и техника»</div> <div class="nv nm2">n-t.ru: Наука и техника</div> <!-- Навигация --> <div class="nv nv1"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/">Начало сайта</a> / <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/">Cтатьи</a> / <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ts/">Техника сегодня</a></div> <div class="nv nv2"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/">Начало сайта</a> / <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/">Cтатьи</a> / <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ts/">Техника сегодня</a></div> <!-- Форма поиска --><div class="fp1"><div class="ya-site-form ya-site-form_inited_no" onclick="return {'action':'https://web.archive.org/web/20181114144533/http://n-t.ru/sy.htm','arrow':false,'bg':'transparent','fontsize':14,'fg':'#000000','language':'ru','logo':'rb','publicname':'Поиск по n-t.ru','suggest':false,'target':'_self','tld':'ru','type':3,'usebigdictionary':true,'searchid':149297,'webopt':false,'websearch':false,'input_fg':'#a1aab3','input_bg':'#ffffff','input_fontStyle':'normal','input_fontWeight':'normal','input_placeholder':'Поиск по n-t.ru:','input_placeholderColor':'#a1aab3','input_borderColor':'#B8D9B8'}"><form action="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://yandex.ru/sitesearch" method="get" target="_self"><input type="hidden" name="searchid" value="149297"/><input type="hidden" name="l10n" value="ru"/><input type="hidden" name="reqenc" value=""/><input type="search" name="text" value=""/><input type="submit" value="Найти"/></form></div><style type="text/css">.ya-page_js_yes .ya-site-form_inited_no { display: none; }</style><script type="text/javascript">(function(w,d,c){var s=d.createElement('script'),h=d.getElementsByTagName('script')[0],e=d.documentElement;if((' '+e.className+' ').indexOf(' ya-page_js_yes ')===-1){e.className+=' ya-page_js_yes';}s.type='text/javascript';s.async=true;s.charset='utf-8';s.src=(d.location.protocol==='https:'?'https:':'http:')+'//web.archive.org/web/20181114144533/http://site.yandex.net/v2.0/js/all.js';h.parentNode.insertBefore(s,h);(w[c]||(w[c]=[])).push(function(){Ya.Site.Form.init()})})(window,document,'yandex_site_callbacks');</script></div> </div> <!-- Полосы --><div class="pl plm"> <!-- Левая полоса --><div class="pll"> <p class="rz"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ns/" class="arz">Научные статьи</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ns/fz/" class="arb">Физика звёзд</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ns/fm/" class="arb">Физика микромира</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nj/" class="arz">Журналы</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nj/pr/" class="arb">Природа</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nj/nz/" class="arb">Наука и жизнь</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nj/pl/" class="arb">Природа и люди</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nj/tm/" class="arb">Техника – молодёжи</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nl/" class="arz">Нобелевские лауреаты</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nl/fz/" class="arb">Премия по физике</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nl/hm/" class="arb">Премия по химии</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nl/lt/" class="arb">Премия по литературе</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nl/mf/" class="arb">Премия по медицине</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nl/ek/" class="arb">Премия по экономике</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nl/mr/" class="arb">Премия мира</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ri/" class="arz">Книги</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ri/kl/vz.htm" id="rb">Вода знакомая и загадочная</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ri/pr/zp.htm" id="rb">Законы Паркинсона</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ri/kr/mg.htm" id="rb">Магнит за три тысячелетия</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ri/sr/pr.htm" id="rb">Парадокс XX века</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ri/se/uh.htm" id="rb">Ум хорошо...</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ri/rj/ev.htm" id="rb">Этюды о Вселенной</a> </p> <p class="rz"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ii/" class="arz">Издания НиТ</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ii/ba/" class="arb">Батарейки и аккумуляторы</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ii/os/" class="arb">Охранные системы</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ii/ie/" class="arb">Источники энергии</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ii/st/" class="arb">Свет и тепло</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/" class="arz">Научно-популярные статьи</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ns/" class="arb">Наука сегодня</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ng/" class="arb">Научные гипотезы</a></p> <p class="rb"><a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://ntbu.ru/to/" class="arb">Теория относительности</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/in/" class="arb">История науки</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/nr/" class="arb">Научные развлечения</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ts/" class="arb">Техника сегодня</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/it/" class="arb">История техники</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/iz/" class="arb">Измерения в технике</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ie/" class="arb">Источники энергии</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/rn/" class="arb">Наука и религия</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/mr/" class="arb">Мир, в котором мы живём</a></p> <p class="rb"><a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://ntbu.ru/lt/" class="arb">Лит. творчество ученых</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/br/" class="arb">Человек и общество</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ob/" class="arb">Образование</a></p> <p class="rb"><a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://ntbu.ru/rz/" class="arb">Разное</a></p> </div> <!-- Правая полоса --><div class="plp plpm"> <h1>Преобразователь тепловой энергии</h1> <p class="at"><a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/mailto:zernij@hotmail.com">Анатолий ЗЕРНИЙ</a></p> <p>Полупроводниковый преобразователь предназначен для превращения тепловой энергии окружающей среды в энергию постоянного электрического тока. Теоретическое обоснование см. <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/ie/pp.htm">«Полупроводниковый преобразователь тепловой энергии окружающей среды»</a>. Работу преобразователя поясняет принципиальная схема рис. 1.</p> <p align="center"><img src="/web/20181114144533im_/http://n-t.ru/tp/ts/pte_p01.gif" width="320" height="290" alt="" vspace="10" border="0"></p> <p class="sm mb"><b>Рис. 1.</b> Принципиальная схема преобразователя.<br> <i>П</i> – кристалл полупроводника (кремний <i>n</i>-типа); <i>р-n</i> переход с контактным электрическим полем <i>Е</i><sub>к</sub>; <i>М</i><sub>1</sub> – металлический контакт с <i>р</i>-областью (алюминий); <i>М</i><sub>2</sub> – металлический контакт с <i>n</i>-областью (алюминий); <i>d</i> – глубина залегания <i>р-n</i> перехода (не более 10 мкм); <i>R</i><sub>н</sub> – сопротивление нагрузки внешней цепи.</p> <p>Принцип работы преобразователя заключается в следующем.</p> <p>Работа выхода электрона из полупроводника <i>n</i>-типа составляет 4,25 эВ, <i>р</i>-типа – 5,25 эВ, из алюминия – 4,25 эВ. Таким образом, контакт <i>М</i>2 с полупроводником <i>n</i>-типа является омическим и не влияет на работу преобразователя, а контакт <i>М</i>1 с полупроводником <i>р</i>-типа – инжектирующим.</p> <p>Под действием сил теплового движения и в результате различия работ выхода, электроны из металлического контакта <i>М</i>1 будут инжектироваться в <i>р</i>-область полупроводника. Часть электронов ре комбинируют с дырками <i>р</i>-области кристалла, а остальная часть электронов будет перебрасываться электрическим полем <i>р-n</i> перехода <i>Е</i><sub>к</sub> в <i>n</i>-область кристалла. При этом <i>n</i>-область полупроводникового кристалла и контакт <i>М</i>2 будут заряжаться отрицательно, а контакт <i>М</i>1, из-за ухода из него электронов, – положительно, что приводит к возникновению разности электрических потенциалов между контактами <i>М</i>1 и <i>М</i>2.</p> <p>Поток электронов из <i>М</i>1 в <i>М</i>2 будет иметь место до тех пор, пока возрастающее электрическое поле между контактами не вызовет встречный поток электронов из <i>n</i>-области в <i>р</i>-область кристалла из-за снижения потенциального барьера <i>р-n</i> перехода. Когда эти токи электронов сравняются, в изолированном кристалле установится электрическое и термодинамическое равновесие. При этом между контактами <i>М</i>1 и <i>М</i>2 установится разность потенциалов равная половине контактной разности потенциалов <i>p-n</i> перехода (в данном случае – 0,55 В), что означает наличие между ними ЭДС (холостого хода).</p> <p>Если замкнуть контакты <i>М</i>1 и <i>М</i>2 внешним проводником с сопротивлением <i>R</i><sub>н</sub>, то электрическое и термодинамическое равновесие полупроводникового кристалла нарушится и в цепи нагрузки потечет электрический ток <i>I</i><sub>н</sub>. При этом <i>p-n</i> переход будет охлаждаться, т. к. энергия электронов переходящих из <i>р</i>-области в <i>n</i>-область полупроводника будет увеличина за счет внутренней (тепловой) энергии кристаллической решетки полупроводника. Для поддержания в цепи нагрузки постоянного по величине тока к нему необходимо подводить теплоту от окружающей среды – <i>Q</i><sub>o.c.</sub></p> <p>Преобразователь изготавливается из кремния <i>n</i>-типа толщиной Д (200...400 мкм); <i>р-n</i> переход выполняется односторонней диффузией акцепторной примесью на глубину <i>d</i> (не более 10 мкм); металлические контакты <i>М</i>1 и <i>М</i>2 (алюминий) наносятся методом вакуумного напыления. Площадь структуры при изготовлении не менее 100 мм<sup>2</sup>.</p> <p> </p> <p class="data">Об авторе:</p> <p class="sm">Анатолий Николаевич Зерний, инженер-радиоконструктор,<br> г. Желтые Воды, Украина.<br> Тел.: 05652-5-5080; факс: 05652-2-7647, e-mail: <a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/mailto:zernij@hotmail.com">zernij@hotmail.com</a>.</p> <!-- Дата публикации, эл. версия --> <div class="dk"> <div class="dp"> <p class="data nb">Дата публикации:</p> <p class="sm nb">21 января 2002 года</p> </div> <div class="ev"> <p class="data">Электронная версия:</p> <p class="sm nb">© <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/">НиТ</a>. <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/">Cтатьи</a>, 1997</p> </div> </div> <!-- Конец правой полосы --></div> <!-- Доп. полоса --> <!-- Конец полос --></div> <!-- Нижний колонтитул --> <div class="nk nkm"> <!-- Форма поиска --><div class="fp2"><div class="ya-site-form ya-site-form_inited_no" onclick="return {'action':'https://web.archive.org/web/20181114144533/http://n-t.ru/sy.htm','arrow':false,'bg':'transparent','fontsize':14,'fg':'#000000','language':'ru','logo':'rb','publicname':'Поиск по n-t.ru','suggest':false,'target':'_self','tld':'ru','type':3,'usebigdictionary':true,'searchid':149297,'webopt':false,'websearch':false,'input_fg':'#a1aab3','input_bg':'#ffffff','input_fontStyle':'normal','input_fontWeight':'normal','input_placeholder':'Поиск по n-t.ru:','input_placeholderColor':'#a1aab3','input_borderColor':'#B8D9B8'}"><form action="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://yandex.ru/sitesearch" method="get" target="_self"><input type="hidden" name="searchid" value="149297"/><input type="hidden" name="l10n" value="ru"/><input type="hidden" name="reqenc" value=""/><input type="search" name="text" value=""/><input type="submit" value="Найти"/></form></div><style type="text/css">.ya-page_js_yes .ya-site-form_inited_no { display: none; }</style><script type="text/javascript">(function(w,d,c){var s=d.createElement('script'),h=d.getElementsByTagName('script')[0],e=d.documentElement;if((' '+e.className+' ').indexOf(' ya-page_js_yes ')===-1){e.className+=' ya-page_js_yes';}s.type='text/javascript';s.async=true;s.charset='utf-8';s.src=(d.location.protocol==='https:'?'https:':'http:')+'//web.archive.org/web/20181114144533/http://site.yandex.net/v2.0/js/all.js';h.parentNode.insertBefore(s,h);(w[c]||(w[c]=[])).push(function(){Ya.Site.Form.init()})})(window,document,'yandex_site_callbacks');</script></div> <div style="padding: 4px 0 6px 0; background: #f0faff;"><div class="fp2"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/">В начало сайта</a> | <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ri/">Книги</a> | <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/tp/">Статьи</a> | <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nj/">Журналы</a> | <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/nl/">Нобелевские лауреаты</a> | <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ii/">Издания НиТ</a> <br> <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ks.htm#n-t">Карта сайта</a> | <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/sp/">Cовместные проекты</a> | <a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://smbr.ru/">Журнал «Сумбур»</a> | <a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://o-val.ru/">Игумен Валериан</a> | <a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://ntbu.ru/">Техническая библиотека</a> </div></div> <div style="padding: 4px 0 6px 0; background: #fffceb; border-top: 1px solid #99D8FF;"><div class="fp2">© <a href="https://web.archive.org/web/20181114144533/http://n-t.ru/">МОО «Наука и техника»</a>, 1997...2018</div></div> <div style="padding: 4px 0 6px 0; background: #f0faff; border-top: 1px solid #99D8FF;"><div class="fp2"><a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/md.htm">Об организации</a> • <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ad.htm">Аудитория</a> • <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/ki.htm">Связаться с нами</a> • <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/rr.htm">Разместить рекламу</a> • <a href="/web/20181114144533/http://n-t.ru/pi.htm">Правовая информация</a> </div></div> </div> </body></html> <!-- FILE ARCHIVED ON 14:45:33 Nov 14, 2018 AND RETRIEVED FROM THE INTERNET ARCHIVE ON 17:22:11 Feb 25, 2025. JAVASCRIPT APPENDED BY WAYBACK MACHINE, COPYRIGHT INTERNET ARCHIVE. ALL OTHER CONTENT MAY ALSO BE PROTECTED BY COPYRIGHT (17 U.S.C. SECTION 108(a)(3)). --> <!-- playback timings (ms): captures_list: 0.576 exclusion.robots: 0.026 exclusion.robots.policy: 0.016 esindex: 0.011 cdx.remote: 61.803 LoadShardBlock: 870.7 (3) PetaboxLoader3.resolve: 276.487 (4) PetaboxLoader3.datanode: 706.004 (4) load_resource: 153.188 -->