Электричество и магнетизм

Электростанция... на столе

В далеких деревнях и селах, в домах лесников и бакенщиков можно встретить своеобразную керосиновую лампу - "электростанцию" : она не только светит, но и вырабатывает электрическую энергию. Устройство ее довольно просто. Полупроводниковые брусочки смонтированы в виде трубки, которую надевают на укороченное ламповое стекло. Когда лампа зажжена, грани брусочков, обращенные внутрь трубки, разогреваются теплом горячих газов, поднимающихся от пламени. Противоположные грани охлаждаются воздухом. В результате в полупроводниковой батарее рождается электрическая энергия.

Батарея построена из брусочков двух типов -электронных и дырочных. Все они соединены попарно. Каждая пара спаяна металлической пластинкой, образуя нечто вроде буквы П. Место спая нагревается, а противоположные грани брусочков охлаждаются. Нагрев рождает избыток носителей заряда, причем в разных полупроводниках разного знака. В электронном брусочке освобождаются электроны, а в дырочном - дырки. У нагретых граней возникает как бы "толчея" носителей тока, электроны и дырки перекочевывают к холодным граням - там "спокойнее". В результате у холодной грани дырочного брусочка накапливается положительный заряд, а отрицательный - у холодной грани электронного брусочка. Если холодные грани всех пар соединить проволокой, по ней потечет ток, возбужденный с помощью тепла.

Полупроводниковые термоэлектрогенераторы будут, конечно, широко применяться в технике. Ведь тепло в них превращается в электроэнергию непосредственно - совсем не так, как на современных тепловых электростанциях, где работают паровые котлы, турбины, электрогенераторы. В полупроводниковых термобатареях нет никаких промежуточных преобразований энергии, никаких движущихся частей. Как заманчиво было бы установить большую батарею полупроводников прямо в топке электростанции!

Однако в наши дни такие устройства применяются лишь в маленьких приборах. Дело в том, что они пока менее экономичны, чем обычные турбины и котлы. Коэффициент полезного действия термопары - 6-8%, а в лабораторных условиях - около 10%. Это, вообще говоря) немало. Примерно таков же к. п. д. у паровоза. Но все же это в несколько раз меньше, чем к. п. д. у современных тепловых электростанций.

Физики стремятся повысить мощность и экономичность полупроводниковых термоэлектрогенераторов.