專(zhuān)利名稱(chēng)：原子能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
當(dāng)前能源問(wèn)題為世人所關(guān)注。隨著高科技與工業(yè)的發(fā)展，電能、化學(xué)能、熱能已不能完全滿足要求，因而人們?cè)絹?lái)越多的集中在如何將原子能利用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及日常生活等各個(gè)方面，并取得了可喜的成就。本實(shí)用新型的任務(wù)就是提供一種能在實(shí)際生產(chǎn)及生活中得到應(yīng)用的原子能電池。
原子能電池是以放射性物質(zhì)放出的r射線、β射線為光源，當(dāng)r射線、β射線照射在光電池上時(shí)，由于光電效應(yīng)，光電池就產(chǎn)生電流、電壓，將電流引出就可以作為各種電器的電源，由于一個(gè)r光子能量為幾十萬(wàn)電子伏特，而一般可見(jiàn)光的光子只有幾個(gè)電子伏特，所以，原子能電池將會(huì)成為一種體積小，能量大的電源得到廣范的應(yīng)用。原子核能發(fā)射r射線這一放射性是一種原子核反應(yīng)過(guò)程，我們就把以放射性元素或放射性同位素等放射性物質(zhì)為放射源的光電池叫原子能電池(或稱(chēng)原子核能電池)。
本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的。原子能電池是在太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)上加以合理的改進(jìn)而獲得的。我們知道，太陽(yáng)能電池是一種將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，它的原理是光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)。太陽(yáng)能電池是由兩種不同導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體材料即N－電子型，P－空穴型構(gòu)成，當(dāng)這兩種材料接觸時(shí)，便在交接面形成一個(gè)P－N結(jié)，在光照射在半導(dǎo)體的P－N結(jié)邊界區(qū)，就會(huì)產(chǎn)生電子和空穴，電子向N型區(qū)移動(dòng)，空穴向P型區(qū)移動(dòng)，從而在P－N結(jié)附近建立內(nèi)電場(chǎng)(或稱(chēng)勢(shì)壘電場(chǎng))，P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體之間產(chǎn)生電壓，實(shí)驗(yàn)表明，每一電子——空穴對(duì)當(dāng)沒(méi)有負(fù)載時(shí)，開(kāi)路電壓為0.4－0.5伏特，有負(fù)載時(shí)，最大電流值約為35毫安左右，將許多個(gè)并聯(lián)起來(lái)則可產(chǎn)生電流。將許多個(gè)串聯(lián)起來(lái)可產(chǎn)生電壓。其光電轉(zhuǎn)換大致可分為三個(gè)過(guò)程(1) 吸收一定能量的光子，使半導(dǎo)體內(nèi)的原子釋放出電子，相應(yīng)出現(xiàn)空穴，產(chǎn)生電子——空穴對(duì)(光生載流子)；(2) 這些電性相反的光生載流子被靜電場(chǎng)分解；(3) 光生載流子被電池的兩極收集，在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得有用的電能。
原子能電池就是利用太陽(yáng)能電池這一原理及其半導(dǎo)體材料的P－N結(jié)特性，將太陽(yáng)光源改為放射光源，并將半導(dǎo)體材料－P型材料、N型材料密封在有安全保護(hù)的外殼內(nèi)，放射性光源放在P型與N型半導(dǎo)體材料之間的空腔內(nèi)。并從P型與N型半導(dǎo)體形成的P－N結(jié)上用導(dǎo)線引出正負(fù)電極接在外殼電極接線柱上，這樣就構(gòu)成可隨時(shí)應(yīng)用的原子能電池。該原子能電池體積小，能量大，應(yīng)用范圍廣，是一種前途十分寬廣的能源。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)作詳細(xì)說(shuō)明。
圖為本實(shí)用新型的一種原子能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
由圖可知，一種原子能電池是在圓柱形不銹鋼外殼1中，緊靠外殼裝有圓柱形陶瓷絕緣體2，在絕緣體內(nèi)層里側(cè)裝有用鉛皮做成的圓柱形防護(hù)層3，鉛皮的厚度以防止射線穿透為準(zhǔn)，防護(hù)層內(nèi)側(cè)再裝以中空?qǐng)A柱形陶瓷絕緣體4并開(kāi)有槽6，在絕緣體4內(nèi)的光電池是由半導(dǎo)體材料形成的圓柱形P－N結(jié)8、9、28、29構(gòu)成，圓柱形P－N結(jié)8、28用圓柱突頭與圓柱形槽套在一起，并在中間開(kāi)圓形空腔30，腔內(nèi)放放射物質(zhì)27，在P－N結(jié)9上蓋以圓形陶瓷絕緣片蓋15，并在上面用鉛或其它防止射線射出的防護(hù)材料做成的防護(hù)圓片16加以保護(hù)，絕緣片蓋15上開(kāi)有用作接電極引線的槽A、23，防護(hù)圓片16上開(kāi)引線槽11、22，為了使用安全，在防護(hù)圓片16上面再加以圓形絕緣陶瓷片17，并開(kāi)引線槽12、21、，18、14，圓柱形外殼1的上部及絕緣陶瓷片17的上面用絕緣的圓片蓋20加以密封，蓋上有接線柱13、19，導(dǎo)體引線7通過(guò)引線槽14、12、11、A、6分別接在接線柱13和導(dǎo)體引線5、10上，引線10與P－N結(jié)9相接，引線5與P－N結(jié)29相接，導(dǎo)體引線24通過(guò)引線槽18、21、22、6分別接在接線柱19和導(dǎo)體引線25、26上，引線25與P－N結(jié)8相接，引線26與P－N結(jié)28相接。
該電池使用起來(lái)非常方便，在放射性物質(zhì)未放射完以前，只要按使用普通電池的方法一樣，將原子能電池的正負(fù)極接到所要使用的電器上，亦可打開(kāi)電器上的開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，使用方便，效率高，可做成各種式樣及規(guī)格，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、科研及日常生活等方面，前途十分寬廣。
權(quán)利要求1.一種由外殼、電極及放射性物質(zhì)構(gòu)成的原子能電池，其特征在于在圓柱形外殼1中，緊靠外殼裝有圓形絕緣體2，在絕緣體內(nèi)層里側(cè)裝有圓柱形防護(hù)層3，防護(hù)層內(nèi)側(cè)再裝以中空?qǐng)A柱形絕緣體4，并開(kāi)有槽6，中空絕緣體4內(nèi)裝以光電池，兩光電池之間開(kāi)有空腔30，腔內(nèi)放放射質(zhì)27，光電池上蓋以圓形絕緣片蓋15，其上面再裝以用鉛做成的防護(hù)圓片16加以保護(hù)，蓋15上有引線槽A、23，防護(hù)圓片16上開(kāi)引線槽11、22，在防護(hù)圓片上面再加以圓形絕緣片17，并開(kāi)引線槽12、21、18、14，圓柱形外殼1的上部及絕緣片17的上面用絕緣的圓片蓋20加以密封，蓋上有接線柱13、19，導(dǎo)體引線7通過(guò)引線槽14、12、11、A、6分別接在接線柱13和導(dǎo)體引線5、10，引線10與P-N結(jié)9相接，引線5與P-N結(jié)29相接，導(dǎo)體引線24通過(guò)引線槽18、21、22、6分別接在接線柱19和導(dǎo)體引線25、26上，引線25與P-N結(jié)8相接，引線26與P-N結(jié)28相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子能電池，其特征在于所說(shuō)的光電池是由半導(dǎo)體材料形成的P－N結(jié)8、9、28、29構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子能電池，其特征在于所說(shuō)的絕緣體為絕緣陶瓷材料做成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子能電池，其特征在于其形狀還可以做成各式各樣，各種規(guī)格。
專(zhuān)利摘要原子能電池是利用光電池轉(zhuǎn)換效應(yīng)，在太陽(yáng)能電池原理的基礎(chǔ)上加以合理改進(jìn)而制成的，它由外殼、電極、半導(dǎo)體形成的P—N結(jié)光電池、放射物質(zhì)、防護(hù)及絕緣層構(gòu)成，該電池體積小，能量大，使用方便，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸，國(guó)防，科研及日常生活。
文檔編號(hào)H01L31/06GK2052960SQ8821787
公開(kāi)日1990年2月14日 申請(qǐng)日期1988年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月28日
發(fā)明者劉魯豫 申請(qǐng)人:劉魯豫