Устройство аккумулирования электрического заряда на основе электронного насоса, структуры полупроводник - металл - полупроводник

Устройство аккумулирования электрического заряда на основе электронного насоса, структуры полупроводник - металл - полупроводник

Реферат

Изобретение относиться к источникам накопления электрического заряда и может быть использовано в качестве аккумулятора электрической энергии.

Наиболее близким аналогом данного устройства является электрохимический накопитель электрической энергии (Свидетельство РФ на полезную модель №2101807, кл.6 H 01 G 9/004). Электрохимический накопитель электрической энергии содержит два электрода с пористой армирующей структурой из металлической губки толщиной 0,2-2,0 мм, заполненной угольным порошком с высокой удельной поверхностью, разделенные пористым сепаратором. Максимальный размер пор сепаратора меньше минимального размера частиц угольного порошка.

Недостатками такого элемента являются: 1) относительно большие размеры; 2) относительно небольшое количество циклов перезарядки (это связанно с разрушением рабочих слоев); 3) время хранения накопленной энергии ограничено перемещением и аннигиляцией разноименно заряженных частиц (угольный порошок).

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в следующем: 1) уменьшение размеров; 2) упрощение технологии изготовления; 3) возможность создания как планарных (двумерных), так и объемных (трехмерных) матриц, что позволит значительно увеличить объем накапливаемой энергии; 4) увеличение времени хранения накопленной энергии; 5) увеличение количества циклов перезарядки; 6) возможность подзарядки от источников, выделяющих небольшую энергию, достаточную для возбуждения и переноса хотя бы одного электрона. Источниками подзарядки могут служить источники генерации тока, фото элементы и даже термопарные и другие элементы, работа которых основана на возникновении ЭДС между областями, имеющими градиент температур.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство аккумулирования электрического заряда на основе электронного насоса, структуры полупроводник-металл-полупроводник (ПМП) состоит из следующих слоев: омический контакт эмиттера, полупроводниковый слой эмиттера, металлический слой базы, полупроводниковый слой коллектора, омический контакт коллектора. На базе данной структуры реализован электронный насос, то есть происходит накачка электронами одной полупроводниковой области из другой; тем самым достигается накопление заряда, зависящее от числа впрыснутых электронов.

На чертеже изображена послойная структура устройства аккумулирования электрического заряда на основе электронного насоса, структуры полупроводник-металл-полупроводник.

На чертеже показана послойная структура устройства аккумулирования электрического заряда, которое состоит из омического контакта эмиттера 1, полупроводникового слоя эмиттера 2, металлического слоя базы 3, полупроводникового слоя коллектора 4, омического контакта коллектора 5.

Накопление заряда происходит следующим образом.

Электроны, ускоряясь под действием электрического поля, приложенного к эмиттерной области 2, преодолевают потенциальную яму металла 3 и влетают в коллекторную область 4, к которой не приложено напряжение, то есть она - «подвешена». В результате в области коллектора 4 возникает концентрация электронов, избыточная над собственной, что и обуславливает накопление электрического заряда в устройстве.

Устройство аккумулирования электрического заряда на основе электронного насоса, структуры полупроводник - металл - полупроводник, состоящее из омического контакта эмитера, полупроводникового слоя эмитера, металлического слоя базы, полупроводникового слоя коллектора, в нем происходит накопление заряда, омического контакта коллектора, отличающееся тем, что на базе структуры полупроводник - металл - полупроводник реализована система аккумулирования заряда таким образом, что эмитерный слой является инжекционным, а коллекторный слой имеет обогащенные контакты к металлической базе, где происходит накопление избыточного заряда, зависящего от числа инжектированных электронов.