Тороид. Производство электротехнической продукции
(49831) 4-66-21
(925) 790-73-23
toroid2011@mail.ru

Главная Продукция и услуги Статьи Полезная информация Сертификаты Награды Отзывы Контакты

Продукция и услуги

Гуров В.
Полупроводники в технике и в быту

МОСКОВСКИЙ РАБОЧИЙ
1958

Под общей редакцией лауреата Сталинской премии инженера К. Гладкова.

Что такое полупроводники? Для чего они нужны и почему все чаще это малознакомое слово появляется в технической литературе и в газетах? Как и где используются полупроводники? Ответы на многие подобные вопросы читатель найдет в этой брошюре.

Книжка в общепонятной форме рассказывает о применении полупроводников в технике и в быту. Радиоприемник величиной со спичечную коробку, источник электроэнергии — керосиновая лампа, мороз... согревает комнату. Автор приводит много примеров возможного использования полупроводников.

Для того чтобы пояснить принцип работы различных полупроводников и показать особые их свойства, в первых главах книжки коротко изложены основные положения науки о строении вещества и физики процессов электропроводности.

Редактор Н. Столяров
Художник С. Каплан
Техн. редактор А. Лилье

Изд-во «Московский рабочий», Москва, проезд Владимирова, 6.

Содержание книги
Полупроводники в технике и в быту

Немного о строении вещества
Тайна электропроводности полупроводников
Полупроводниковые выпрямители
Усилители электрических колебаний
Термоэлектричество
Полупроводниковые термосопротивления
Тепловой электрический генератор
Фотоэлектрические явления
Основные области применения фотоэлементов и фотосопротивлений
Использование явлений люминесценции
Пьезоэлементы
Это будет завтра

Введение

Еще на самой заре развития электротехники было установлено, что различные вещества окружающей нас природы по-разному проводят электрический ток. Металлы, например, хорошо проводящие электрический ток, стали называть проводниками, и их используют для передачи электрической энергии на расстояние. Довольно большое число других веществ практически не проводят электрического тока, и такие вещества называют диэлектриками (изоляторами).

Но самая большая группа веществ, являющихся плохими проводниками и такими же плохими изоляторами, получила название полупроводников.

Резкой границы между полупроводниками и диэлектриками установить нельзя. По образному выражению академика А. Ф. Иоффе, полупроводники - это почти весь окружающий нас неорганический мир, а более точно - большинство минералов и неметаллических элементов периодической системы Д. И. Менделеева (селен, кремний, германий и др.), а также оксиды, сульфиды и т. п. Поэтому полупроводники на протяжении многих десятилетий тщательно изгонялись из электротехники и считались бесполезными веществами.

Первое, что поколебало это всеобщее презрение к полупроводникам, было открытие удивительных свойств селена, сделанное в начале 70-х годов прошлого века. Установлено, что электрическая проводимость этого «лунного металла» резко и закономерно изменяется в зависимости от яркости падающего на него света. Позднее это привело к открытию явления фотоэлектричества и созданию фотоэлемента.

Многие полупроводники оказались отличными люминофорами, т. е. веществами, светящимися под действием падающих на них излучений: света с различной длиной волны, потока быстрых электронов, гамма-лучей и т. п. Другие же полупроводники под действием аналогичных излучений приобретали способность выбрасывать со своей поверхности электроны. Наконец, было установлено, что полупроводники обширной группы могут излучать электроны под действием тепла и т. п. Однако в течение долгого времени все это были лишь «блестящие научные открытия», а до большой науки дело не доходило. Только открытие радио и последовавшее за этим бурное развитие новой отрасли науки - электроники поставило полупроводники на одно из первых мест в этой, можно сказать, всеобъемлющей области человеческих знаний. Ведь электроника включает в себя почти всю радиотехнику, электровакуумную технику, звуковое кино, телевидение, радиолокацию, радиоастрономию, фотоэлектричество, радионавигацию, электроакустику, радиофизику и многое, многое другое.

Мы вступаем в период, который вполне справедливо называют «атомным веком». Но, думается, было бы более правильным называть наше время «веком атомной энергии и электроники». Ведь можно смело сказать, что без достижений современной электроники мы не могли бы вступить и в «атомный век». Поэтому именно полупроводникам суждено занять одно из ведущих мест в современной науке и технике.

Совсем недавно полупроводники были известны только узкому кругу специалистов. Сегодня же к ним приковано пристальное внимание широкой общественности. В Директивах XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР сказано: «Широко развернуть научно-исследовательские работы по полупроводниковым приборам и расширить их практическое применение».

Характеризуя перспективы внедрения полупроводников в технику, академик А. Ф. Иоффе сказал: «Стало общепризнанным, что развитие учения об атомном ядре призвано перестроить энергетику будущего, открыть новые пути к овладению природой. Столь же несомненно, хотя далеко еще и не так широко известно, огромное значение полупроводников для техники ближайших десятилетий».

Что же представляют собой полупроводники?

Обычная электрическая лампочка, после того как она включена и нить ее раскалилась, чуть-чуть меркнет. Если же последовательно с нитью включить кусочек полупроводника, то лампа не загорится до тех пор, пока полупроводник не нагреется. Отсюда можно сделать вывод, что металлы хотя и проводят электрический ток лучше, чем полупроводники, но их проводимость с повышением температуры уменьшается. В противоположность этому проводимость полупроводников с повышением температуры увеличивается. Такая разница в» поведении металлов и полупроводников объясняется тем, что уменьшение электрической проводимости в металлах происходит за счет роста числа столкновений электронов проходящего через них тока с атомами вещества проводника. Частота и размах колебания этих атомов увеличиваются с повышением температуры. Следовательно, вероятность таких столкновений тоже увеличивается, вследствие чего уменьшается электрическая проводимость металла.

В полупроводниках число проводящих электронов с увеличением температуры растет настолько быстро, что далеко перекрывает любое уменьшение проводимости, происходящее за счет столкновений электронов с атомами вещества. Однако более тщательное изучение свойств и характера возникающей в полупроводниках электрической проводимости позволило осветить столько неизвестных и темных сторож физики твердого тела, подсказало столько путей к разрешению самых острых проблем, что сейчас уже можно без преувеличения сказать: самые блестящие открытия науки и техники в ближайшие несколько лет будут прямо или косвенно связаны именно с полупроводниками.

Что же дали уже полупроводники и чего можно ожидать от них в ближайшем будущем? Почему они заняли важное место в планах шестой пятилетки?

Если можно так выразиться, «в массовом масштабе» ученые начали заниматься полупроводниками всего лишь 10-12 последних лет. Но и за это короткое время был создан сначала выпрямительный, а вслед за ним усилительный прибор - кристалл объемом в несколько кубических миллиметров, заменяющий собой радиолампу. Этот прибор работает до 70 тыс. часов и потребляет электрической энергии в 100 тыс. раз меньше, чем потребляет ее радиолампа.

За это же время был создан выпрямитель, работающий на частотах, непосильных никаким самым совершенным радиолампам.

Созданы фотоэлементы для преобразования солнечного света в электричество, обладающие коэффициентом полезного действия, превышающим 11%, - это больше, чем КПД самого совершенного паровоза.

Изобретены мощные выпрямители сверхмалых размеров; применение кристаллических усилителей позволяет построить современный радиоприемник размером в портсигар; усилительный прибор для тугоухих, смонтированный в оправе для очков; радиопередатчик, помещающийся в футляре ручных часов, и множество других подобных приборов.

Применение полупроводников революционизировало и ускорило решение целого ряда технических проблем, позволило осуществить такие задачи, которые раньше, с помощью старых технических средств, не могли быть разрешены. Теперь полупроводники все шире и шире внедряются в быт советских людей. Именно поэтому полупроводниковой технике уделяется такое большое внимание.

Литература

1. Л. Ф. Иоффе, академик. Полупроводники и их применение. Изд-во Академии наук СССР. 1956.
2. М. С. Соминский. Полупроводники и их применение. Госэнергоиздат. 1955.
3. С. И. Вавилов. Глаз и солнце. Изд-во Академии наук СССР. 1956.
4. Г. А. Зисман. Мир атома. Военное издательство. 1955.
5. С. Д. Клементьев. Фотоэлектроника и ее применение. Военное издательство. 1954.
6. Б. М. Вул, член-корреспондент Академии наук СССР. Кристаллы с огромным будущим. Журнал «Техника - молодежи» № 5. 1956.
7. Н. И. Чистяков. Полупроводники и их применение. Трудрезероиздат. 1957.
8. Я. А. Федотов. Вместо радиолампы. Изд-во «Советское радио». 1957.
9. В. К. Субашиев. Фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии. Изд. Ленинградского дома научно-технической пропаганды и Института полупроводников Академии наук СССР. 1957.
10. Н. Чечик. Новые источники питания радиоаппаратуры. Госэнергоиздат. 1956.

Скачать книгу "Полупроводники в технике и в быту". Москва, издательство Московский рабочий, 1958

143502 МО, г.Истра-2, ул. Заводская, 43А. Тел. (49631) 4-66-21. E-mail: toroid2011@mail.ru