«Термоэлементы превращают тепловую энергию в электрическую без машин, без сложных конструкций. А если через термоэлемент пропускать электрический ток, то одни концы приборов нагреваются, а другие охлаждаются.
Прямое получение электроэнергии и прямое получение тепла и холода — заманчивые технические задачи, мечта инженерной мысли. Почему же электричество мы все еще производим с помощью паровых котлов, турбин и динамо-машин, а для охлаждения применяем сложные компрессорные устройства?
Дело в том, что пока электротехника ограничивалась для этих целей одними металлами, едва 0,1–0,2 процента затраченной теплоты превращались в электроэнергию, а при наибольших затратах электроэнергии достигалось охлаждение не более чем на шесть градусов.
Полупроводники снимают это ограничение. Так, создаваемые ими термоэдс в сотни раз больше, чем в металлах. Полупроводниковые термоэлементы могут уже использовать 8–9 процентов тепла и охлаждать на 60–80 градусов».
Но если теория полупроводников разработана достаточно полно и хорошо известны закономерности их поведения, то техническое воплощение идеи и прежде всего создание нужных полупроводниковых материалов — дело редкой сложности.
И если можно сказать, что вступление полупроводников в строй есть знамение новой техники, то надо отметить и обратное: лишь новая, нынешняя техника позволяет получить невиданно широкий спектр полупроводников с заранее заданными свойствами.
Первое и непременное условие такой селекции полупроводников — поистине «хирургическая», небывалая в истории техники чистота материалов и препаратов. Раньше пределом считалась очистка до сотых процента. Теперь не предел миллионные, даже миллиардные доли процента. Соблюдение абсолютной чистоты при изготовлении полупроводников требует, чтобы даже в самом воздухе не было ни малейших следов других материалов.
Еще на заре исследований Иоффе подчеркивал решающее влияние примесей на свойства полупроводников. Последующее тщательное изучение установило, сколь велико это влияние. Примеси не только чрезвычайно сильно меняют величину электропроводности; они могут изменить даже знак проводимости: из отрицательной, электронной она станет «дырочной», положительной, или наоборот.
Есть полупроводник — сернистый свинец. На один атом свинца приходится атом серы. Если в образце окажется некоторый избыток свинца, то он будет электронным полупроводником. А избыток серы сделает его дырочным полупроводником.
