1.半導(dǎo)體制成光敏電阻

在第二期中曾經(jīng)談到半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱不僅取決于內(nèi)因(內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如禁帶寬度等)，還受到外因的影響(如光、熱、電的刺激等)。有些半導(dǎo)體材料，在受到光的照射后，導(dǎo)電率的變化特別大；而電阻則大大減小(一般可減小數(shù)萬至數(shù)十萬倍)，這種效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。利用半導(dǎo)體的這種效應(yīng)制成的元件，稱作光敏電阻(圖1)，其外形一般作成面積一平方公分左右的薄層。

圖1光敏電阻

由于不同的半導(dǎo)體材料的禁帶寬度不同，所需的激活能也就不同，因此，對(duì)于不同波長(zhǎng)的光的敏感性也不同。有的材料對(duì)于可見光很靈敏，有的材料對(duì)于紅外線特別靈敏，而有的材料則對(duì)于X光或γ射線、宇宙射線等最靈敏。

對(duì)于可見光敏感的光敏電阻，現(xiàn)在被廣泛地應(yīng)用到自動(dòng)控制系統(tǒng)中，其示意圖如圖2。在使用時(shí)，將光敏電阻與電源及附加電阻串聯(lián)，然后接到自動(dòng)控制電路中，在無光照射時(shí)，元件的電阻很大，因而電路的電流很小。當(dāng)光照射時(shí)，元件的電阻大大減小，電路的電流增加，然后利用這電流去開動(dòng)其他電路，或者先通過放大系統(tǒng)然后再接自動(dòng)控制電路。這就是使光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化，從而達(dá)到光控電路的目的。

圖2光敏電阻的應(yīng)用示意圖

因?yàn)槿魏螣霟岬奈矬w都發(fā)射紅外光，可以利用對(duì)紅外光敏感的光敏電阻來察覺相當(dāng)遠(yuǎn)距離以外的熱物體。例如可以用作導(dǎo)彈的“眼睛”，在幾里以外就可發(fā)現(xiàn)敵機(jī)，然后再通過一系列的自動(dòng)控制機(jī)件來消滅敵機(jī)。這種光敏電阻在軍事上用來通訊，可以避免無線電波的干擾及截獲。

此外，我們知道宇宙是無限的，星際之間都輻射宇宙射線，我們不難制成對(duì)于這些射線靈敏的半導(dǎo)體光敏電阻，作為星際火箭的眼睛，以探索和揭露宇宙的奧秘。

2.半導(dǎo)體制成光電子管

如果投射在半導(dǎo)體上的光子能量足夠大，則不僅能激活半導(dǎo)體中的電子，而且能使它有余力掙脫重重束縛力而跑出半導(dǎo)體表面，這種光的變化所產(chǎn)生的電的變化稱作外光電效應(yīng)，因?yàn)樗闺娮优艹霭雽?dǎo)體，利用這種效應(yīng)制成的元件稱光電子管。這種元件也廣泛地用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中。

3.半導(dǎo)體制成熱敏電阻

半導(dǎo)體除了能使光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化而制成光敏電阻外，有的半導(dǎo)體材料能將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電的變化而制成熱敏電阻，所依據(jù)的原理和光敏電阻類似。外界溫度增加引起半導(dǎo)體內(nèi)部載流子增加，從而電導(dǎo)率增加，電阻減小。因此，熱敏電阻是利用溫度增加、電阻減小(或反之)的敏感性制成的。

半導(dǎo)體的電阻對(duì)于溫度的靈敏度與金屬相比要強(qiáng)得多，這就是半導(dǎo)體熱敏電阻被廣泛應(yīng)用到自動(dòng)控制系統(tǒng)中的原因。

常用的熱敏電阻可制成片狀、桿狀、珠狀及絲狀等。

這些元件一般都是體積小，質(zhì)量輕，例如珠狀熱敏電阻的直徑可以小到只有0.1毫米，桿狀熱敏電阻只有火柴桿那么細(xì)，質(zhì)量也不過零點(diǎn)幾克。這種獨(dú)特的優(yōu)越性正符合于航空上的要求，例如可以用熱敏電阻來控制飛機(jī)中汽缸壁的溫度。

熱敏電阻在自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用的電路一般是橋式的。

此外，熱敏電阻在航空測(cè)量?jī)x表中也得到廣泛的應(yīng)用。

(三)半導(dǎo)體在能量轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用(半導(dǎo)體制成小型發(fā)電器)

1.半導(dǎo)體制成光電池

半導(dǎo)體材料在光的照射下，可以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種效應(yīng)稱光生電勢(shì)效應(yīng)(圖3)。利用這種效應(yīng)制成的半導(dǎo)體元件稱光電池。因?yàn)樗侵苯訉⒐饽苻D(zhuǎn)變成電能的元件。若用外電路接通，在電路中就有電流。光電池一般作成圓形薄膜層，面積大小視需要而定。

圖3光生電勢(shì)效應(yīng)

因?yàn)椴煌牧嫌胁煌慕麕挾龋覀兛梢愿鶕?jù)宇宙中各種射線的光子能量，制造各種材料的光電池，以供星際航行器上小型發(fā)電設(shè)備的需要。蘇聯(lián)的三個(gè)人造衛(wèi)星中就用到不少的光電池。

顯然光電池也能用在自動(dòng)控制系統(tǒng)或測(cè)量?jī)x表中，它的光敏電阻的優(yōu)點(diǎn)在于它本身是發(fā)電器，不需要另外的電源，缺點(diǎn)是制備較困難。

2.半導(dǎo)體制成溫差發(fā)電器

如果將一小塊n型半導(dǎo)體和一小塊p型半導(dǎo)體一端加熱，另一端為冷端，那么被激活的載流子(在n型或p型半導(dǎo)體內(nèi))就紛紛由熱端向冷端擴(kuò)散，因而產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)(圖4)。這種效應(yīng)稱溫差電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)制成的元件稱溫差電池。若用外電路將p、n兩端相接，則電路內(nèi)有電流流過。

圖4半導(dǎo)體溫差電效應(yīng)

溫差發(fā)電器一般可以由n、p型半導(dǎo)體聯(lián)合制成，亦可單獨(dú)用n型半導(dǎo)體或p型半導(dǎo)體制成。為得到較大的電動(dòng)勢(shì)，可將若干個(gè)這樣的溫差電池串聯(lián)起來使用。

半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的主要優(yōu)點(diǎn)在于它是直接將熱能轉(zhuǎn)變成電能的器件，因此效率較高。另外就是它可以利用廢熱來發(fā)電。噴氣式飛機(jī)在飛行的過程中，要噴出大量的高溫氣體，若能將這些熱量收集起來，并利用溫差發(fā)電器將熱能的一部份轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽敲催@部份能量還可能作其他的工作。

3.半導(dǎo)體制成原子能電池

由上知光電池是將光能轉(zhuǎn)變成電能，溫差電池是將熱能轉(zhuǎn)變成電能，那么原子能電池就是將原子能轉(zhuǎn)變能電能的元件了。

依據(jù)的原理很簡(jiǎn)單，就是利用放射性元素所輻射出的能量在半導(dǎo)體內(nèi)部激活載流子，以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。目前，原子能電池由于穩(wěn)定性不夠好，以及效率不夠理想而沒有得到廣泛的應(yīng)用。但是，可以肯定的講原子能電池將有無限的發(fā)展前途，因?yàn)樗軐⒃幽苤苯愚D(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｄ壳霸幽馨l(fā)電站是經(jīng)過再三的轉(zhuǎn)變，才將原子能變成電能，顯然，效率必然很低。因此，我們可以斷言這部份工作是有著不可估量的發(fā)展前途的。我們的時(shí)代已經(jīng)跨入原子能時(shí)代，飛行器將要用原子能作為動(dòng)力，因此，如果在原子燃料的周圍的一部份，用適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料包圍起來，不就成了原子能電池了嗎？當(dāng)然，這在目前還是一個(gè)尚待實(shí)現(xiàn)的理想。

(四)其他

以上所說的三個(gè)應(yīng)用方面幾乎絕大部份是已實(shí)現(xiàn)的，事實(shí)上在上面的各種效應(yīng)中，都可以有相反的效應(yīng)，利用光電池是使光能轉(zhuǎn)變成電能的器件，反過來，利用特殊的半導(dǎo)體材料可以使電能變成光能，也就是制成半導(dǎo)體照明設(shè)備。又如溫差電池是利用溫度差來發(fā)電，反之，應(yīng)用某些半導(dǎo)體材料可以使電能來產(chǎn)生溫差，也就是使半導(dǎo)體的一端冷卻，一端發(fā)熱，利用冷卻端可以制成半導(dǎo)體冷卻器，或稱半導(dǎo)體冰箱，目前蘇聯(lián)制成的半導(dǎo)體冰箱已達(dá)零下70℃。這些裝置可以用來使飛行器中某些怕過熱的機(jī)件冷卻，或者制成保護(hù)箱、保溫客艙等等。

此外，還有許多材料都是半導(dǎo)體材料，例如在飛行器的計(jì)算系統(tǒng)的儲(chǔ)存器中要用到鐵淦氧磁物，這也是半導(dǎo)體材料。

總之，半導(dǎo)體在航空工業(yè)上的用處繁多，不勝枚舉，這里只是膚淺地作一個(gè)大概的介紹。隨著祖國(guó)航空事業(yè)一日千里的發(fā)展，以及星際航行的即將實(shí)現(xiàn)，半導(dǎo)體在航空中的應(yīng)用將日趨廣泛。無疑的，半導(dǎo)體將能更好地為祖國(guó)的社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)服務(wù)。

如果將一小塊n型半導(dǎo)體和一小塊p型半導(dǎo)體一端加熱，另一端為冷端，那么被激活的載流子(在n型或p型半導(dǎo)體內(nèi))就紛紛由熱端向冷端擴(kuò)散，因而產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)

(圖4)。這種效應(yīng)稱溫差電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)制成的元件稱溫差電池。若用外電路將p、n兩端相接，則電路內(nèi)有電流流過。

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