Полупроводниковый преобразователь

2598
знаков
0
таблиц
1
изображение

тепловой энергии окружающей среды в энергию постоянного электрического тока.

Преобразователь представляет собой следующую принципиальную схему (см. рис. 1).

Рис.1. Принципиальная схема преобразователя.

где: П – кристалл полупроводника (кремний n-типа);

р-n – переход с контактным электрическим полем Ек;

М1 – металлический контакт с р-областью (алюминий);

М2 - металлический контакт с n-областью (алюминий);

d – глубина залегания р-n перехода (не более 10 мКм);

RH – сопротивление нагрузки внешней цепи.

Принцип работы преобразователя заключается в следующем.

Например, работа выхода электрона из полупроводника n-типа составляет 4,25 эВ, р-типа – 5,25 эВ, из алюминия – 4,25 эВ. Поэтому, контакт М2 с полупроводником n-типа является оммическим и не влияет на работу преобразователя, а контакт М1 с полупроводником р-типа является инжектирующим.

Под действием сил теплового движения и в результате различия работ выхода, электроны из металлического контакта М1 будут инжектироваться в р-область полупроводника. Часть электронов рекомбинирует с дырками р-области кристалла, а остальная часть электронов будет перебрасываться электрическим полем р-n перехода Ек в n-область кристалла. При этом n-область полупроводникового кристалла и контакт М2 будут заряжаться отрицательно, а контакт М1, из-за ухода из него электронов, - положительно, что в итоге приведет к возникновению разности электрических потенциалов между контактами М1 и М2.

Поток электронов из М1 в М2 будет иметь место до тех пор, пока возрастающее электрическое поле между контактами не вызовет встречный поток электронов из n-области в р-область кристалла из-за снижения потенциального барьера р-n перехода. Когда эти токи электронов сравняются, в изолированном кристалле установится электрическое и термодинамическое равновесие. При этом между контактами М1 и М2 установится разность потенциалов равная половине контактной разности потенциалов p-n перехода (в данном случае – 0,55В), что означает наличие между ними Э.Д.С. (холостого хода).

Если замкнуть контакты М1 и М2 внешним металлическим проводником с сопротивлением RH, то электрическое и термодинамическое равновесие полупроводникового кристалла нарушится и в цепи нагрузки потечет электрический ток I RH. При этом p-n переход будет охлаждаться, т. к. энергия электронов переходящих из р-области в n-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 – Qo.c.

 Автор Зерний Анатолий Николаевич


Информация о работе «Полупроводниковый преобразователь»
Раздел: Наука и техника
Количество знаков с пробелами: 2598
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 1

Похожие работы

Скачать
26364
9
9

... [3, с. 83] где - напряжение холостого хода; - уменьшение выпрямленного напряжения за счет перекрытия при индуктивной нагрузке; R-активное сопротивление цепи  падение в вентилях; в полупроводниковых преобразователях  мало и им можно пренебречь, кроме того, в установках средней мощности , поэтому:  (3.1.2) В относительных единицах формула (3.1.2) будет иметь вид:  (3.1.3) где  - ...

Скачать
52964
0
9

... через стержни, на которых расположены обмотки двух других фаз. Затраты стали на трехфазный трансформатор значительно меньше, чем на три однофазных трансформатора. Статические преобразователи эл. энергии: трансформаторы. Назначение, классификация, виды, конструкция Трансформатор Статическое (не имеющее подвижных частей) устройство для преобразования переменного напряжения по величине. В ...

Скачать
6544
0
5

... левый конец кристалла через проводник, чем будет увеличен градиент концентрации электронов, а значит ток диффузии Jдиф.. увеличится, а ток дрейфа Jдр. уменьшится, так как уменьшится напряженность электрического поля Eх. Ток JR в проводнике будет составлять разницу между токами диффузии Jдиф. и дрейфа Jдр.: JR = Jдиф. – Jдр.. При увеличении тока диффузии электроны будут отбирать тепловую энергию

Скачать
30095
11
3

... масляную систему охлаждения. Мощность одного такого преобразователя может быть огромной (десятки мегаватт). Перспективными являются импульсные преобразователи постоянного напряжения на тиристорах. Такие преобразователи на средние и большие мощности могут применяться в электрифицированном городском и железнодорожном транспорте постоянного тока вместо регулировочных и пусковых реостатов, так как их ...

0 комментариев


Наверх