专利名称：接触半导体电容脉冲传热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固态物体利用电子传热的系统。本发明以前的千百年来，人们为了获得生产和生活中所需要的热能，总是千方百计地寻找一切可燃之物。砍伐森林、焚烧秸杆、挖掘草根，结果造成水土流失、土地沙化、河流泛滥、河床淤积、生态环境遭到严重破坏。工业革命以来，煤炭开始大量应用，煤炭的开采，要到地下数百米深的矿井中挖掘，需要大量的坑木作支柱。开采化石燃料又以大量森林被砍伐作为基础。另外矿井瓦斯爆炸又经常威胁工人的生命。每年十多亿吨煤炭运输占去了铁道、公路运输量很大的比重，煤炭的储存占去了大片土地，煤炭的使用又污染了大气，造成酸雨又危害了森林、牧场、农田和建筑物。石油的开采比煤炭容易，但也要钻井上千米。油船的漏油将污染大片海面，汽车尾气的排放给城市居民带来极大的烦恼。仅仅为了取得一点点的热能，竟在短时间内，把大自然用几千万年积累的有机物付之一炬。这不是人类的光荣，而是人类的耻辱。是人们头脑中无能的表现，由于人们不能从内部矛盾中寻找发展的动力源，所以才到原子的内部，破坏物质的原子结构释放原子能；到地球的深处破坏地质结构，去寻找化石燃料，化学能源消费的结果是破坏了物质的化学结构得到了热能，暂时满足了眼前的需要。人们玄耀二十世纪的科学与技术，却掩盖了自私与无耻。由于能源无节制地消费，扰乱了大气的正常环流，改变了大气结构的化学成份，造成温室效应，物质文明所带来的环境和大气污染，使许多物种迅速绝灭，并且也危及到自身。总之人们为了获取能源是以自身的繁重劳动为代价以破坏环境为基础的能源利用方式，只把眼光盯在海上和沙漠中的石油，却看不到自己鼻子底下的能源。
本发明的目的在于提供一种半导体设备，应用电子技术传导常温物体的热量加以利用。
金属既是电的良导体，又是热的良导体。金属具有导电和导热的优良性能，主要是由于它存在着自由电子传递着能量。半导体有金属相同的一面，具有自由电子和空穴作为载流子传递能量。金属导体可制成电容器，半导体也能制成电容器，半导体电容器和金属平板电容器相似。金属间的接触电位差由金属的种类即化学性质决定，半导体间的接触电位差由半导体中掺入杂质的数量决定。
P型半导体和N型半导体的交界处是PN结，具有内电场。PN结具有单向导电性，反向具有电容。既然PN结具有单向导电性，怎样利用单向导电性实现单向导热呢？这就要利用PN结的电容，但PN结电容量较小，为了增大转换功率，可将两个PN结分别与两个半导体电容器串联，由于PN结具有电位差与它相连的两个电容器就要发生电荷转移，处于充电状态。由于没有外界电源供给能量，电流能量的来源只有从周围物体的热量转化而来。当用一电阻丝的两端与半导体电容器X的两极接通时，根据接触电原理，半导体电容器Y的两极板处在串联体的两端，仍带原来的电荷。半导体电容器X处在串联体的中间，电荷将中和，电能将在电阻丝R上转化为热能。当电阻R的两端与电容器X的两极板断开时，电容器X又恢复了原来的带电状态。把电阻R的两端与半导体电容器Y的两极板接通时，半导体电容器X的两极板处在串联体的两端，仍带原来的电荷。半导体电容器Y处在串联体的中间，电荷将中和，电能将在电阻R上转化为热能。当电阻R的两端与电容器Y的极板断开时，电容器Y又恢复原来的带电状态。总之，在电阻R与半导体电容器X和Y的不断接触与断开的过程中，电容器不断发生充电和放电作用。充电时电容器将吸收热量转化为电能，放电时将在电阻R上中和，将电能转化为热能。只要过程不断发生，结果电容器就不断地吸收热量转化为电能，在电阻R上放出热量越来越多，温度将越来越高。PN结在外电场的作用下，具有单向导电性能；在自己的内电场作用下具有单向导热性。内部矛盾是发展的动力，内电场可以引起外部的变化。
本发明是在开路导体中，应用电子开关控制半导体电容器的充、放电作用打破平衡。半导体电容器在充电时从常温物体吸收能量，放电时在电阻丝上放出能量。在发生质变的条件下，热量可以从低温物体传递到高温物体上去，也可以获得低于常温物体的温度。利用电子运动要冷就冷，要热就热，没有化学反应和核反应，所以没有烟、没有味、没有废碴、没有放射性核废料，对环境没有污染，制冷不用氟利昂，不会破坏臭氧层。常温物体的热能无论是高山还是海洋深处，到处都有，所以不用挖煤洞，不用钻油井，不用运输，不用储存，数量无穷无尽，用多少有多少，可以用到太阳熄灭为止，因为它的能量就来自太阳。从原料的方面看，产品所用的原料以硅为主，硅在地壳中的含量仅次于氧，占第二位。石头、沙子、黄土中都含有硅。原材料含量极广，产品本身是一种能量转换设备，可以将常温物体的热量转换为电能和高温热能，这样就为产品的自己发展创造了条件。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1、PN结a的P极与半导体电容器X的P极相结，电容器X的N极与另一个PN结b的N极相结，PN结b的P极与半导体电容器Y的P极相结，电容器Y的N极与PN结a的N极相结。电容器X的P极与电阻丝R的E端之间接有开关K1，它的N极与电阻丝R的F端之间接有开关K2。电容器Y的P极与电阻丝R的F端之间接有开关K3，它的N极与电阻丝R的E端之间接开关K4。由于PN结具有内电场，与它相连接的半导体电容器X和Y都处于充电状态。电容器的P极带负电，N极带正电。
图2，同时关闭开关K1和K2，根据接触电原理，电容器Y的两极板处在串联体的两端，仍带原来的电荷。电容器X的两极板被电阻R短接，处在串联体的中间，电荷将放电中和在电阻R上转化为热能。
图3，同时开启开关K1和K2，电容器X又变为开路导体，恢复它原来的带电状态，电路中发生由N到P的电子流。
图4，同时关闭开关K3、K4，根据接触电原理，电容器X的两极处在串联体的两端，仍带原来的电荷。电容器Y的两极板被电阻R短接，处在串联体的中间，电荷将放电中和，在电阻R上转化为热能。
图5，同时开启开关K3和K4，电容器Y又变为开路导体，电路中发生由N到P的电子流，电容器Y又恢复它原来的带电状态。
根据上述原理，在实施中可将普通开关换上电子开关，普通二极管换上隧道二极管。如图6所示，隧道二极管a的正极与半导体电容器X的P极相接，电容器X的N极与另一隧道二极管b的负极相接，隧道二极管b的正极与半导体电容器Y的P极相接，电容器Y的N极与隧道二极管a的负极相接。电容器X的P极与电阻丝R的E端之间接有电子开关KD1，电容器X的N极与电阻丝R的F端之间接有电子开关KD2，电容器Y的P极与电阻丝R的F端之间接有电子开关KD3，电容器Y的N极与电阻丝R的E端之间接有电子开关KD4。由于隧道二极管中的PN结非常薄，具有很强的内电场，与它相连的半导体电容器的极板都是高掺杂半导体，所以二个电容器充电时具有较高的接触电压。电容器X的P极带负电，N极带正电；电容器Y的N极带正电，P极带负电。用激发电路控制电子开关的导通与关断，控制的程序是同时导通电子开关KD1和KD2，然后关断；再同时导通电子开关KD3和KD4，然后关断。由此循环往复，半导体电容器X和Y不断交替充电和放电。充电时吸收常温物体的热量，电容器的温度降低；放电时在电阻丝上放出热量，温度将升高。打破温度的平衡，将热能从低温物体传到高温物体上去。在实际应用中，可将许多电容器串联起来，以提高电压和功率。
在一般条件下高温物体的热量能够传到低温物体上去，但热量却不能够从低温物体传到高温物体上去。具有温度不同的物体有消除温差的趋势，达到温度平衡的物体却不能自行打破平衡。这个道理连北京猿人都知道，它们在实践中用火来温暖自己的身体。本发明将和大多数人的传统观念相对抗。本发明根据唯物辩证法的基本原理同一性内部包含着差别性。在同一温度下，不同金属具有不同的逸出功，同样不同类型的半导体的逸出功也不相同。N型半导体的逸出功比金属小，P型半导体的逸出功比金属的大，所以，不同类型半导体的接触电位差比金属的接触电位差要大。接触电位差是内电场引起的，外电场可以激发连续的电流，但内电场不能在电路中引起连续的电流。要利用电场的能量，可以串联电容器将内电场引向外部激发电容器充电，然后再使电容器放电。半导体电容器充电时将常温物体的热能转化为电能，放电时将电能转化为高温热能。在常规条件下，不能把热能从低温物体传到高温物体，热平衡不能自行打破，但在有质变发生的情况下，既能自行打破热平衡，也能把热量从低温物体传到高温物体上去。热力学第二定律的克劳修斯说法的错误，就在于它把没有质变的热的特性，片面夸大为绝对用任何复杂与曲折的方法都不能把热量从低温物体传到高温物体上去而不引起其他的变化。这是发展的第一个否定，随着历史的进程，它渐渐地由发展的形式变为发展的桎梏，它将被打破。本发明就是热力学第二定律的否定，即整个发展的进程的必然结果—否定的否定，中国人民将要在科学技术领域里自己创造自己的历史。
权利要求
1.一种以不同类型半导体相接触组成的传热系统，将热能从一部分传到另一部分，其特征在于隧道二极管a的正极与半导体电容器X的P极相接，电容器X的N极与另一个隧道二极管b的负极相连，隧道二极管b的正极与半导体电容器Y的P级相接，电容器Y的N极与隧道二极管a的负极相接，电容器X的P极与电阻丝R的E端之间接有电子开关KD1，电容器X的N极与电阻丝R的F端之间接有电子开关KD2，电容器Y的P极与电阻丝R的F端之间接有电子开关KD3，电容器Y的N极与电阻丝之间接有电子开关KD4，控制的程序是同时导通电子开关KD1和KD2，然后关断，再同时导通电子开关KD3和KD4，然后关断，循环往复，半导体电容器X和Y交替充电和放电，充电时吸收常温物体的热量，电容器的温度降低，放电时在电阻丝上放出热量，温度升高，打破热平衡状态，将热从低温物体传到高温物体上去而不引起其他变化。
全文摘要
本发明公开了一种利用半导体电容器充、放电作用的传热系统。将隧道二极管激发两个相连的用高掺杂的P型半导体和N型半导体制造的电容器X和Y带电,用电子开关KD1、KD2将电容器X和电阻器R连接,用电子开关KD3、KD4将电容器Y和电阻丝R连接,同时导通KD1、KD2然后关断,再同时导通KD3、KD4,然后关断,循环往复,电容器充电时,吸收常温物体热量转化为电能,放电时在电阻丝R上转化为高温热能,结果将热能从低温物体迁移到高温物体。
文档编号H05B3/00GK1277489SQ99125649
公开日2000年12月20日 申请日期1999年12月24日 优先权日1999年12月24日
发明者石运达, 张金锋, 石钟艳 申请人:石运达