[发明专利]半导体发电法及由此制造的半导体发电机

说明书

一、技术领域

本发明涉及半导体领域。

二、背景技术

现在利用半导体材料进行发电有两种方法：一种方法是利用光伏效应进行发电；另一种方法是利用塞贝克效应进行发电。两种方法虽然都能在闭合回路中形成电流，但各有缺点。利用光伏效应方法制成的半导体光电池发电效果虽然很好，但受天气影响较大，无法不分昼夜阴晴进行全天候发电；也不易安装在移动的用电器内部如手机、车、船、飞机等；并且大面积展开，体面积庞大，使大规模使用成为障碍。利用塞贝克效应制造的半导体发电器，发电部分必须具备温度差，这一条件一般环境不易实现。

下面简要说明现有技术使用半导体材料，利用塞贝克效应进行温差发电的基本原理，以引出本发明的核心构思和更好的理解本发明将要提出的技术方案。根据电子工业出版社出版的由刘恩科、朱秉升、罗晋生编著的《半导体物理学》2010年9月第7版第353页“半导体的温差电动势率”，得知现有技术进行温差发电的基本原理：在均匀掺杂的半导体内部形成均匀温度梯度，导致高温端附近载流子浓度比低温端附近高，因而在半导体上形成载流子的浓度差，载流子便从浓度高的一端向浓度低的一端扩散，从而在半导体的两端形成电势差。因此本发明的核心构思是：利用载流子的浓差扩散形成电动势，但是不利用温度差形成载流子的浓度差。

三、发明内容

(一)发明的目的。为了克服上述两种现有技术发电的缺点，为了使半导体发电应用于飞机、舰船、车辆、手机、导弹、卫星等移动的用电器内部成为可能，为了使半导体发电发展为半导体晶体块发电，为了将自然界中散失的热能能够重新利用，本发明特提供一种：勿需温差，主要利用半导体材料将热能特别是将自然界中散失的热能转化为电能的新的发电方法，并根据这一发电方法制造半导体晶体块发电机。

(二)采用的技术方案。

在提出技术方案以前首先进行推理说明，以清楚发明的由来。无论是电磁感应发电机还是化学电池、太阳能电池、温差发电器等发电体系，发电体系具有电动势是该体系能够产生正、负电荷的结果。要想使某种体系吸热发电，一条技术思路就是利用微观粒子的热运动、并通过消耗微观粒子的热运动动能来产生正、负电荷。在物理学上有这样一条规律，虽然在教科书中没有给出明确的描述，但是大量事实证明：在中性导体中，载流子发生非闭合路径定向运动会破坏导体局部电中性，使导体中产生正、负电荷。根据这一规律，我们可以使载流子因热运动而导致的浓差扩散定向运动产生正、负电荷，因为微粒发生浓差扩散运动一般是非闭合路径运动。通过对材料的选择，认为可以利用半导体材料解决上述问题。

鉴于以上推理，本发明提出：主要使用半导体材料构成用于发电的发电体系，造成有半导体材料所构成的发电体系本身固有载流子的浓度差，从而使载流子由浓度大处向浓度小处扩散，利用载流子因热运动而导致的浓差扩散产生正、负电荷，并使所产生的正、负电荷形成电势差，以两导体为电极分别与形成电势差的发电体系的带正电荷的部位和带负电荷的部位以欧姆接触相联接，使一个电极带上正电荷、另一个电极带上负电荷，用导线联接正、负电极则在导线中产生电流。

所述有半导体材料所构成的发电体系就是所称的半导体发电机。有半导体材料所构成的发电体系即半导体发电机一般主要有半导体材料以及与半导体材料相联接的导体例如金属和机壳封装材料等构成，其具体形状有多种多样，例如有直线形、U形、H形或其它形状等，但是无论怎样的形状和构成都至少具备上述所造成的必要技术特征。