Полупроводниковый преобразователь тепловой энергии окружающей среды Анатолий Зерний
    Проблема современной энергетики состоит в том, что производство электроэнергии - источник материальных благ человека находится в губительном противостоянии с его средой обитания - природой и как результат этого - неизбежность экологической катастрофы.
    Поиск и открытие альтернативных экологически чистых способов получения электроэнергии - актуальнейшая задача человечества.
    Одним из источников энергии, является природная окружающая среда: воздух атмосферы, воды морей и океанов, которые содержат огромное количество тепловой энергии, получаемой от Солнца.
    Рассмотрим для примера изолированный кристалл собственного полупроводника, который легирован (см. рис.1) донорной примесью вдоль оси X по экспоненциальному закону
    Nд(x) = f (ekx).
    
    Рис. 1. Кристалл полупроводника легированый донорной примесью
    Левая часть кристалла (X0) легируется до такой концентрации Nдмакс, чтобы уровень Ферми находился у дна зоны проводимости полупроводника, а правая часть кристалла (Xк) легируется до минимально возможной концентрации Nдмин, чтобы уровень Ферми находился посредине запрещенной зоны полупроводника, при заданной температуре.
    Основными носителями заряда, в данном случае, являются электроны (n).
    Для простоты рассуждений, неосновными носителями - дырками (р) пренебрегаем из-за малой их концентрации.
    В некоторый условный начальный момент, когда закон распределения концентрации электронов совпадает с законом распределения донорной примеси (n=Nд), кристалл в целом является электрически нейтральным и в каждом его элементарном объеме выполняется условие np=ni2, а вдоль оси X существует положительный градиент концентрации (см. рис.2) основных носителей - электронов dn/dx>0.
    
    Рис. 2. Закон распределения концентрации основных носителей в кристалле
    Под действием сил теплового движения и в результате наличия градиента концентрации, электроны начинают диффундировать в кристалле вдоль оси X из области высокой их концентрации (X0) в область низкой концентрации (Xк), в результате - электронейтральность кристалла нарушается.
    Электроны, движущиеся слева направо, оставляют после себя положительно заряженные ионы донорной примеси Nд+.
    Эти ионы, жестко связанные с кристаллической решеткой полупроводника, образуют в левой части кристалла неподвижный положительный объемный заряд, а электроны, перешедшие в правую часть кристалла, образуют отрицательный объемный заряд равной величины, в результате чего в объеме кристалла полупроводника вдоль оси X образуется постоянное по величине электрическое поле Eх (см. рис.3).
    
    Рис. 3. Распределение объемных зарядов в кристалле
    Силы электрического поля будут стремиться возвращать электроны в ту область кристалла, откуда они диффундировали. Те электроны, энергия которых недостаточна для преодоления сил электрического поля, будут возвращаться - дрейфовать в электрическом поле в направлении, противоположном процессу диффузии.
    Таким образом, в кристалле полупроводника вдоль оси X текут два встречно направленных тока: Jдиф. ............