專利名稱：電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體充電電池，特別是電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池。
背景技術(shù)：
目前，人們常用充電電池主要分為以下幾類鎳鎘電池(Ni-Cd);鎳氫電
池(Ni-腿)，；鋰離子電池(Li-lon);鋰聚合物電池(Li-polymer);鉛酸電池
(Sealed),上述充電電池存在的主要問(wèn)題是或者容量小，或者維護(hù)不方便， 或者壽命短，或者體積大，或者重量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池，容量大，體積小，壽命長(zhǎng)， 免維護(hù)，解決背景技術(shù)存在的上述問(wèn)題。 本發(fā)明的技術(shù)方案是
電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池包含摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo) 體材料，將摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料結(jié)合到一起， 中間形成阻擋層，也就是PN節(jié)，N型半導(dǎo)體材料區(qū)域?yàn)檎龢O，P型半導(dǎo)體材料 區(qū)域?yàn)樨?fù)極，為電池的兩極，構(gòu)成電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池。將電場(chǎng)充電的半導(dǎo) 體電池放入正、負(fù)極板所形成的電場(chǎng)中，N型半導(dǎo)體材料靠近負(fù)極板，P型半導(dǎo) 體材料靠近正極板，進(jìn)行充電，就是電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體材料充電電池，正、負(fù) 極板就是直流電源充電的兩極。
也就是說(shuō)本發(fā)明可以制成僅包含半導(dǎo)體材料的電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池，
并配備專用充電器，該充電器就是正負(fù)極板所形成的電場(chǎng)，也可以配備公知的
交流電、直流電變換裝置，為電場(chǎng)提供充電電源；本發(fā)明也可以制成包含正負(fù)極板所形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池，不需要另外配備正負(fù)極板所形成 電場(chǎng)的充電器，但可以配備公知的交流電、直流電變換裝置，為電場(chǎng)提供充電 電源。
所說(shuō)的摻雜質(zhì)是向純凈的半導(dǎo)體材料中慘入雜質(zhì)，是公知公用的技術(shù)，本 發(fā)明摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料所摻的雜質(zhì)的比例為
20-50% (體積比)，也就是摻雜質(zhì)半導(dǎo)體材料的總體積中純凈半導(dǎo)體材料為 80_50%，雜質(zhì)為20—50%。
摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料中，存在大量自由電子，而且摻雜質(zhì)越多，自由 電子也越多，當(dāng)摻雜質(zhì)量接近50%時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)原子就有一個(gè)自由電子，摻雜 質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料也相同，存在大量的空穴。可以計(jì)算，1立方米體積的N或 P型半導(dǎo)體材料，參雜質(zhì)量接近50%， 一個(gè)原子帶有l(wèi)個(gè)自由電子或空穴原子直 徑10—8厘米， 一個(gè)原子的體積等于5.236X 10—25立方厘米，那么l立方厘米半導(dǎo) 體材料中將有1.9 X 1024個(gè)電子或空穴，6.2412X1(T個(gè)電子為1庫(kù)侖的電量， 它將可以有300000庫(kù)侖的電量，l庫(kù)侖/秒等于l安培，若10小時(shí)放電，那么 它的放電電流為8.3安培，也就是83安時(shí)的電池。將N型半導(dǎo)體材料中的自由 電子移到P型半導(dǎo)體材料的空穴中，N型半導(dǎo)體材料就帶有正電荷，P型半導(dǎo)體 材料就帶有負(fù)電荷，這樣，就形成了有正負(fù)極板的、由半導(dǎo)體材料形成的電池。
通過(guò)電場(chǎng)，可以將N型半導(dǎo)體材料中的自由電子移到P型半導(dǎo)體材料的空 穴中，在電場(chǎng)內(nèi)，負(fù)電荷會(huì)受電場(chǎng)力的作用，沿著電場(chǎng)的反方向移動(dòng)，也就是 有負(fù)極板向正極板移動(dòng)。處于電場(chǎng)中的半導(dǎo)體電池，受電場(chǎng)力的作用，N型半導(dǎo) 體材料中的自由電子將越過(guò)阻擋層到達(dá)P區(qū)，而自由電子一般會(huì)移入P區(qū)的空 穴中；隨著自由電子從N區(qū)向P區(qū)移動(dòng)，N區(qū)將帶正電荷，P區(qū)將帶負(fù)電荷，而 且所帶電荷越來(lái)越多，N區(qū)和P區(qū)形成的附加電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)，當(dāng)充電用的外電場(chǎng)和附加電場(chǎng)相等時(shí)，即形成的合場(chǎng)強(qiáng)等于零，自由電子不再向P區(qū)移動(dòng)，此時(shí) 充電結(jié)束。
理論上說(shuō)放在電場(chǎng)中的導(dǎo)體，會(huì)發(fā)生靜電感應(yīng)，導(dǎo)體的兩端出現(xiàn)正負(fù)電 荷，且靜電荷只分布在導(dǎo)體表面。但在在半導(dǎo)體材料電池的電場(chǎng)中，N區(qū)因?yàn)樵?子的自由電子移出而使原子帶正電荷，不會(huì)只聚集在N型半導(dǎo)體材料的表面， 而是隨著每個(gè)原子均勻地存在N區(qū)內(nèi)部；在P區(qū)，由于空穴的作用，所以移入 的自由電子加入各個(gè)原子的空穴中，從而使原子帶負(fù)電荷，負(fù)電荷均勻存在P 區(qū)內(nèi)部，而不是僅僅聚集在P型半導(dǎo)體材料的表面。
由于阻擋層，也就是PN節(jié)的單向?qū)щ娮饔茫?dāng)充電結(jié)束后，撤去外部電場(chǎng)，
自由電子并不會(huì)反向越過(guò)PN節(jié)而返回N區(qū)，從而相當(dāng)于在PN節(jié)兩區(qū)儲(chǔ)存了電 能，相當(dāng)于N區(qū)加了正電壓、P區(qū)加了負(fù)電壓，即PN節(jié)加了反向電壓，半導(dǎo)體 材料電池充電后，PN節(jié)兩區(qū)即存在大量電量，又有了一定的電勢(shì)差，所以，在 PN節(jié)兩側(cè)的N區(qū)和P區(qū)各引出一個(gè)電極，將會(huì)帶動(dòng)用電器而放電做功，N區(qū)為 正極，P區(qū)為負(fù)極。
P型和N型半導(dǎo)體材料僅依靠擴(kuò)散，N區(qū)的自由電子就可以到達(dá)P區(qū)，而且 形成0.6V左右的電場(chǎng)(PN節(jié))，如果再施加正向電壓，自由電子很容易越過(guò)阻 擋層而導(dǎo)電的，此處作為電池，自由電子越過(guò)阻擋層后不再流動(dòng)，而是形成累 勢(shì)的電量和附加電場(chǎng)，只要電場(chǎng)強(qiáng)度足夠，電場(chǎng)力就可以移動(dòng)電荷。
本發(fā)明的充電電場(chǎng)最好是真空條件。
本發(fā)明的有益效果是電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池容量大，體積小，壽命長(zhǎng)， 免維護(hù)，節(jié)能環(huán)保，半導(dǎo)體材料電池是一種新型材料的充電電池。


附圖是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖中N型半導(dǎo)體材料l、 P型半導(dǎo)體材料2、正極板3、負(fù)極板4。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
在實(shí)施例中，電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池包含摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料1和摻 雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料2，將摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體 材料結(jié)合到一起，中間形成阻擋層，也就是PN節(jié)，N型半導(dǎo)體材料區(qū)域?yàn)檎龢O， P型半導(dǎo)體材料區(qū)域?yàn)樨?fù)極，為電池的兩極。將半導(dǎo)體材料電池放入由正極板3、 負(fù)極板4所形成的電場(chǎng)中，N型半導(dǎo)體材料1靠近負(fù)極板4， P型半導(dǎo)體材料2 靠近正極板3，進(jìn)行充電，正、負(fù)極板就是直流電源充電的兩極。
實(shí)施例中摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料所摻的雜質(zhì) 的比例為50% (體積比)，也就是滲雜質(zhì)半導(dǎo)體材料的總體積中純凈半導(dǎo)體材 料為50%，雜質(zhì)為50%。摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料各 厚1.5毫米，使其接觸面形成PN節(jié)，將其放入正負(fù)極板所形成的電場(chǎng)中，兩極 板之間的距離為4毫米，兩極板之間施加1000V直流電，則兩極板之間的場(chǎng)強(qiáng) E=U/d,其中d為兩極板之間距離，d=0. 004m。 E=1000V/0, 004m二250000牛/庫(kù)。 負(fù)電荷從N區(qū)移到P區(qū)，電場(chǎng)力所作的功W叩^U叩Xq 其中U叩二EXD叩，D叩 為N區(qū)和P區(qū)的厚度，為O. 0015m， U叩=250000牛/庫(kù)XO. 0015m=375牛頓米/ 庫(kù)二375V; q=300000庫(kù)，則:
諷叩=UnpXq=375牛頓米/庫(kù)X 300000庫(kù)=112500000牛頓米=11479591. 8公 斤米。
權(quán)利要求
1、一種電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池，其特征是包含摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料(1)和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料(2)，將摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料結(jié)合到一起，中間形成阻擋層，也就是PN節(jié)，N型半導(dǎo)體材料區(qū)域?yàn)檎龢O，P型半導(dǎo)體材料區(qū)域?yàn)樨?fù)極，為電池的兩極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述之電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池，其特征在于將半導(dǎo)體材料電池放入正、負(fù)極板所形成的電場(chǎng)中，n型半導(dǎo)體材料(1)靠近負(fù)極板(4)，p型半導(dǎo)體材料(2)靠近正極板(3)，進(jìn)行充電，就是電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體材料充電電池，正、負(fù)極板就是直流電源充電的兩極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池，其特征在于摻雜質(zhì)的n型半導(dǎo)體材料和摻雜質(zhì)的p型半導(dǎo)體材料所摻的雜質(zhì)量為20-50% (體積比)，也就是摻雜質(zhì)半導(dǎo)體材料的總體積中純凈半導(dǎo)體材料為80-50°/。，雜質(zhì)為20-500/。。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述之電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池，其特征在于充電電場(chǎng)是真空條件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體充電電池，特別是電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池。技術(shù)方案是包含摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料(1)和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料(2)，將摻雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體材料(1)和摻雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體材料(2)結(jié)合到一起，中間形成阻擋層，也就是PN節(jié)，N型半導(dǎo)體材料區(qū)域?yàn)檎龢O，P型半導(dǎo)體材料區(qū)域?yàn)樨?fù)極，為電池的兩極；將電場(chǎng)充電的半導(dǎo)體電池放入由正極板(3)、負(fù)極板(4)所形成的電場(chǎng)中，進(jìn)行充電，正、負(fù)極板就是直流電源充電的兩極。本發(fā)明的有益效果是半導(dǎo)體材料電池容量大，體積小，壽命長(zhǎng)，免維護(hù)，節(jié)能環(huán)保，半導(dǎo)體材料電池是一種新型材料的充電電池。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101483197SQ200910009080
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者石艾志 申請(qǐng)人:石艾志