Что это?Бета-вольтаический элемент основа ядерной батарейки. Он
состоит из полупроводникового диода, на поверхность которого
накладывается или напыляется слой радиоактивного изотопа.
Бета-вольтаические элементы соединяются последовательно или
параллельно до получения определенных значений напряжения или тока.
Типичная ядерная батарейка похожа на сэндвич из тончайших слоев
радиоактивного материала, зажатых между полупроводниками.Чем это
интересно для науки?В бета-вольтаическом элементе при помощи
полупроводника бета-частицы, испускаемые при бета-распаде
радиоактивных изотопов, превращаются в электрический ток. Это очень
похоже на принцип работы фотоэлементов в солнечной батарее.За счет
взаимодействия ионизирующего излучения (фотонов в фотоэлементах и
электронов в бета-вольтаических элементах) с полупроводником
генерируются пары электронов и так называемых дырок незаполненных
валентных связей, которые проявляют себя как положительный заряд.
Это взаимодействие происходит на границе между N-полупроводником,
переносящим отрицательный заряд благодаря свободным электронам, и
положительно заряженным P-полупроводником.При попадании в
бета-вольтаический преобразователь -частицы с энергией в диапазоне
1100 кэВ происходит ионизация атомов, и вдоль траектории движения
частицы образуется множество пар электрон дырка(причем количество
этих пар пропорционально энергии внешней бета-частицы). Под
действием статического электрического поля полупроводника эти пары
образуют электрический ток.Почему это надо знать?Ядерная батарейка
вырабатывает крошечное количество энергии. Однако этого может
хватить для питания небольших устройств, таких как
кардиостимуляторы, в течение очень долгого времени. Срок службы
батареи зависит от периода полураспада изотопа: например, у
никеля-63 период полураспада составляет порядка100 лет, а у
углерода-14более 5700 лет. Сейчас ученые ищут оптимальные
комбинации радиоизотопов и полупроводников, а также обдумывают
разнообразные варианты конструкции бета-вольтаических элементов,
которые позволят сделать преобразование энергии эффективным, а
производство бета-вольтаических батарей относительно дешевым и
коммерчески выгодным.
