电场充电的半导体电池制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体充电电池，特别是电场充电的半导体电池。技术方案是：包含掺杂质的Ｎ型半导体材料（１）和掺杂质的Ｐ型半导体材料（２），将掺杂质的Ｎ型半导体材料（１）和掺杂质的Ｐ型半导体材料（２）结合到一起，中间形成阻挡层，也就是ＰＮ节，Ｎ型半导体材料区域为正极，Ｐ型半导体材料区域为负极，为电池的两极；将电场充电的半导体电池放入由正极板（３）、负极板（４）所形成的电场中，进行充电，正、负极板就是直流电源充电的两极。本发明专利技术的有益效果是：半导体材料电池容量大，体积小，寿命长，免维护，节能环保，半导体材料电池是一种新型材料的充电电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体充电电池，特别是电场充电的半导体电池。
技术介绍
目前，人们常用充电电池主要分为以下几类镍镉电池(Ni-Cd);镍氢电池(Ni-腿)，；锂离子电池(Li-lon);锂聚合物电池(Li-polymer);铅酸电池(Sealed),上述充电电池存在的主要问题是或者容量小，或者维护不方便， 或者寿命短，或者体积大，或者重量大。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种电场充电的半导体电池，容量大，体积小，寿命长， 免维护，解决
技术介绍
存在的上述问题。 本专利技术的技术方案是电场充电的半导体电池包含掺杂质的N型半导体材料和掺杂质的P型半导 体材料，将掺杂质的N型半导体材料和掺杂质的P型半导体材料结合到一起， 中间形成阻挡层，也就是PN节，N型半导体材料区域为正极，P型半导体材料 区域为负极，为电池的两极，构成电场充电的半导体电池。将电场充电的半导 体电池放入正、负极板所形成的电场中，N型半导体材料靠近负极板，P型半导 体材料靠近正极板，进行充电，就是电场充电的半导体材料充电电池，正、负 极板就是直流电源充电的两极。也就是说本专利技术可以制成仅包含半导体材料的电场充电的半导体电池，并配备专用充电器，该充电器就是正负极板所形成的电场，也可以配备公知的交流电、直流电变换装置，为电场提供充电电源；本专利技术也可以制成包含正负极板所形成的电场的电场充电的半导体电池，不需要另外配备正负极板所形成 电场的充电器，但可以配备公知的交流电、直流电变换装置，为电场提供充电 电源。所说的掺杂质是向纯净的半导体材料中惨入杂质，是公知公用的技术，本 专利技术掺杂质的N型半导体材料和掺杂质的P型半导体材料所掺的杂质的比例为20-50% (体积比)，也就是掺杂质半导体材料的总体积中纯净半导体材料为 80_50%，杂质为20—50%。掺杂质的N型半导体材料中，存在大量自由电子，而且掺杂质越多，自由 电子也越多，当掺杂质量接近50%时，相当于一个原子就有一个自由电子，掺杂 质的P型半导体材料也相同，存在大量的空穴。可以计算，1立方米体积的N或 P型半导体材料，参杂质量接近50%， 一个原子带有l个自由电子或空穴原子直 径10—8厘米， 一个原子的体积等于5.236X 10—25立方厘米，那么l立方厘米半导 体材料中将有1.9 X 1024个电子或空穴，6.2412X1(T个电子为1库仑的电量， 它将可以有300000库仑的电量，l库仑/秒等于l安培，若10小时放电，那么 它的放电电流为8.3安培，也就是83安时的电池。将N型半导体材料中的自由 电子移到P型半导体材料的空穴中，N型半导体材料就带有正电荷，P型半导体 材料就带有负电荷，这样，就形成了有正负极板的、由半导体材料形成的电池。通过电场，可以将N型半导体材料中的自由电子移到P型半导体材料的空 穴中，在电场内，负电荷会受电场力的作用，沿着电场的反方向移动，也就是 有负极板向正极板移动。处于电场中的半导体电池，受电场力的作用，N型半导 体材料中的自由电子将越过阻挡层到达P区，而自由电子一般会移入P区的空 穴中；随着自由电子从N区向P区移动，N区将带正电荷，P区将带负电荷，而 且所带电荷越来越多，N区和P区形成的附加电场越来越强，当充电用的外电场和附加电场相等时，即形成的合场强等于零，自由电子不再向P区移动，此时 充电结束。理论上说放在电场中的导体，会发生静电感应，导体的两端出现正负电 荷，且静电荷只分布在导体表面。但在在半导体材料电池的电场中，N区因为原 子的自由电子移出而使原子带正电荷，不会只聚集在N型半导体材料的表面， 而是随着每个原子均匀地存在N区内部；在P区，由于空穴的作用，所以移入 的自由电子加入各个原子的空穴中，从而使原子带负电荷，负电荷均匀存在P 区内部，而不是仅仅聚集在P型半导体材料的表面。由于阻挡层，也就是PN节的单向导电作用，当充电结束后，撤去外部电场，自由电子并不会反向越过PN节而返回N区，从而相当于在PN节两区储存了电 能，相当于N区加了正电压、P区加了负电压，即PN节加了反向电压，半导体 材料电池充电后，PN节两区即存在大量电量，又有了一定的电势差，所以，在 PN节两侧的N区和P区各引出一个电极，将会带动用电器而放电做功，N区为 正极，P区为负极。P型和N型半导体材料仅依靠扩散，N区的自由电子就可以到达P区，而且 形成0.6V左右的电场(PN节)，如果再施加正向电压，自由电子很容易越过阻 挡层而导电的，此处作为电池，自由电子越过阻挡层后不再流动，而是形成累 势的电量和附加电场，只要电场强度足够，电场力就可以移动电荷。本专利技术的充电电场最好是真空条件。本专利技术的有益效果是电场充电的半导体电池容量大，体积小，寿命长， 免维护，节能环保，半导体材料电池是一种新型材料的充电电池。 附图说明附图是本专利技术实施例结构示意图。图中N型半导体材料l、 P型半导体材料2、正极板3、负极板4。具体实施例方式以下结合附图，通过实施例进一步说明本专利技术。在实施例中，电场充电的半导体电池包含掺杂质的N型半导体材料1和掺 杂质的P型半导体材料2，将掺杂质的N型半导体材料和掺杂质的P型半导体 材料结合到一起，中间形成阻挡层，也就是PN节，N型半导体材料区域为正极， P型半导体材料区域为负极，为电池的两极。将半导体材料电池放入由正极板3、 负极板4所形成的电场中，N型半导体材料1靠近负极板4， P型半导体材料2 靠近正极板3，进行充电，正、负极板就是直流电源充电的两极。实施例中掺杂质的N型半导体材料和掺杂质的P型半导体材料所掺的杂质 的比例为50% (体积比)，也就是渗杂质半导体材料的总体积中纯净半导体材 料为50%，杂质为50%。掺杂质的N型半导体材料和掺杂质的P型半导体材料各 厚1.5毫米，使其接触面形成PN节，将其放入正负极板所形成的电场中，两极 板之间的距离为4毫米，两极板之间施加1000V直流电，则两极板之间的场强 E=U/d,其中d为两极板之间距离，d=0. 004m。 E=1000V/0, 004m二250000牛/库。 负电荷从N区移到P区，电场力所作的功W叩^U叩Xq 其中U叩二EXD叩，D叩 为N区和P区的厚度，为O. 0015m， U叩=250000牛/库XO. 0015m=375牛顿米/ 库二375V; q=300000库，则:讽叩=UnpXq=375牛顿米/库X 300000库=112500000牛顿米=11479591. 8公 斤米。权利要求1、一种电场充电的半导体电池，其特征是包含掺杂质的N型半导体材料(1)和掺杂质的P型半导体材料(2)，将掺杂质的N型半导体材料和掺杂质的P型半导体材料结合到一起，中间形成阻挡层，也就是PN节，N型半导体材料区域为正极，P型半导体材料区域为负极，为电池的两极。2、 根据权利要求l所述之电场充电的半导体电池，其特征在于将半导体材料电池放入正、负极板所形成的电场中，n型半导体材料(1)靠近负极板(4)，p型半导体材料(2)靠近正极板(3)，进行充电，就是电场充电的半导体材料充电电池，正、负极板就是直流电源充电的两极。3、 根据权利要求1或2所述之电场充电的半导体电池，其特征在于掺杂质的n型半导体材料和掺杂质的p型半导体材料所掺的杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电场充电的半导体电池，其特征是包含掺杂质的Ｎ型半导体材料（１）和掺杂质的Ｐ型半导体材料（２），将掺杂质的Ｎ型半导体材料和掺杂质的Ｐ型半导体材料结合到一起，中间形成阻挡层，也就是ＰＮ节，Ｎ型半导体材料区域为正极，Ｐ型半导体材料区域为负极，为电池的两极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石艾志，
申请(专利权)人：石艾志，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]