Для миниатюрных радиоустройств на кристаллах изобретены и соответствующие им крохотные источники питания, например батарейки величиной с трехкопеечную монету. Благодаря скромному «аппетиту» полупроводников такой батарейки им хватает на несколько месяцев. Строятся радиопередатчики, в которых источник энергии сам передаваемый звук. Человек говорит в микрофон, звуковые колебания преобразуются в импульсы тока: одна часть их поступает на усиление, а другая сглаживается и питает усилитель энергией. Весь передатчик умещается в корпусе микрофона. Можно использовать для питания полупроводниковых радиоприемников и даже радиопередатчиков энергию радиоволн. Если приемник настроен на какую-либо слабую радиостанцию, то энергия радиоволн другой работающей в это же время мощной радиостанции тоже улавливается и используется на питание триодов усилителя.
Переворот в радиотехнике вызван также появлением миниатюрных радиодеталей: индукционных катушек, сопротивлений, ферритовых магнитных антенн величиной с карандаш, крошечных, но достаточно емких конденсаторов. Развиваются техника и технология производства всевозможных радиоприборов. Вместо ювелирной ручной сборки на радиозаводах появились механизированные конвейеры и автоматика.
Широко внедряется метод печатных схем: радиоаппаратура изготовляется своеобразным типографским способом, словно открытки или почтовые марки. Интересная новинка — так называемые микромодули (рис. 18). Это тонкие листки, на которых отпечатаны диоды, триоды, сопротивления и прочие элементы радиосхем. Складывая эти листки в стопки, получают бесчисленные варианты радиоприборов. Миниатюрность, экономичность и надежность сочетаются в них с быстротой и легкостью монтажа. Наконец, удается печатать сложнейшие радиосхемы на непрерывных лентах. Работая с ними, радиоконструктор становится Похожим на портного-закройщика: из ленты вырезает ножницами необходимые куски и соединяет их в нужном порядке.
Полупроводниковые термоэлектрогенераторы будут, конечно, широко применяться в технике. Ведь тепло в них превращается в электроэнергию непосредственно — совсем не так, как, скажем, на современных тепловых электростанциях, где работают паровые котлы, турбины, электрогенераторы. В полупроводниковых термобатареях нет никаких промежуточных преобразований энергии, никаких движущихся частей. Как заманчиво было бы установить большую батарею полупроводников прямо в топке электростанции!
Однако в наши дни такие устройства применяются лишь в маленьких приборах. Дело в том, что они пока менее экономичны, чем обычные турбины и котлы. Коэффициент полезного действия термопары 6—8%, а в лабораторных условиях около 10%. Это, вообще говоря, немало. Примерно таков же к. п. д. у паровоза. Но все же это в несколько раз меньше, чем к. п. д. у современных тепловых электростанций.
Физики стремятся сейчас усовершенствовать полупроводниковые термоэлектрогенераторы — повысить их мощность и экономичность. Но и в нынешнем виде они могут применяться довольно широко: там, где нужно использовать так называемое низкопотенциальное тепло, т. е. теплоту, заключенную в массах вещества со сравнительно невысокой температурой,— в дыме заводской трубы, в сбросной воде завода. Значительное количество такой теплоты сейчас бесполезно теряется, а с помощью полупроводников она может быть преобразована в электроэнергию. Кое-что в этом направлении уже сделано. Например, создан термоэлектрогенератор, вырабатывающий электрический ток из тепла выхлопных газов автомобильного двигателя. Полученная таким способом энергия сразу же идет на подзарядку аккумуляторов.
Стоит переменить направление тока через полупроводниковую батарею — и холодильник словно «выворачивается наизнанку». Там, где был недостаток носителей тока, теперь избыток, и наоборот. Тепло и холод меняются местами. Греются уже не внешние, а внутренние концы полупроводниковых брусочков. Из холодильника получается духовой шкаф. Разумеется, и эту возможность, совершенно недоступную обычным холодильным аппаратам, техника охотно использует всюду, где необходимо поддерживать постоянную температуру или попеременно разогревать и охлаждать какую-нибудь деталь. Например, германиевые полупроводниковые триоды плохо переносят изменение температуры, поэтому их полезно помещать в полупроводниковые же термостаты.
Войдя в жилой дом недалекого будущего, вы увидите под подоконниками широкие пластины радиаторов. Но ни парового, ни водяного отопления в этом доме не будет. Такие же пластины — и с наружной стороны стен. А между внутренними и внешними радиаторами будут установлены батареи полупроводниковых термопар. Пропуская через них постоянный ток в определенном направлении, мы заставим комнатный радиатор нагреваться. А летом, в жаркую погоду, ток включат в обратном направлении. Комнатный радиатор вберет теплоту окружающего воздуха и охладит помещение,
Такая система проста, надежна, гигиенична. Но главное ее достоинство — большая экокомичность. Комната станет обогреваться не только за счет энергии электрического тока, пропускаемого через полупроводники. В какой-то мере отоплению поможет охлаждение и без того холодного уличного воздуха. Ведь он будет «работать», отдавая свое тепло наружному радиатору. Правда, при сильном морозе «переброска» тепла в здание извне будет незначительной. Но при температуре воздуха от -5° Ц до +10° Ц полупроводниковый «тепловой насос» может принести большую пользу. Первые отопительно-охладительные полупроводниковые агрегаты уже созданы и испытываются.
Несколько лет назад удалось создать фотоэлементы, способные преобразовывать в электрический ток до 13% энергии падающего света. Элементы эти состоят из тонких пластинок, вырезанных из крупных, специально выращенных кристаллов полупроводника кремния. Квадратный метр поверхности прибора, освещенной солнцем, способен дать до 120 вт электроэнергии. В солнечный день батарея кремниевых фотоэлементов площадью в половину газетной страницы может питать, например, электромотор стандартной швейной машины.
Несмотря на трудность очистки и обработки кристаллов кремния, такие фотоэлементы уже внедряются в технику. Созданы приемники, передатчики и другие приборы, питающиеся от солнечных батарей. Выпускаются даже часы, «заводящиеся» светом, фото- и киноаппараты, которые не только сами угадывают экспозицию, но и «солнечной силой» устанавливают нужную диафрагму.
Солнечные батареи дают энергию телефонным подстанциям. Построены модели механизмов оросительных систем, «солнцемобилей» и судов, использующих энергию солнечных лучей. Представьте себе экипаж, который движется без всякого горючего лишь потому, что освещен солнцем. Правда, наземные транспортные средства такого рода едва ли получат сколько-нибудь заметное распространение.
Рождение солнечной энергетики — начало нового этапа в истории техники. До недавних пор лишь растения могли задерживать, накоплять и использовать энергию солнечного луча. Все запасы ископаемого топлива в конечном итоге — «консервы солнечного света», заготовленные некогда зелеными листьями древних растений. С помощью полупроводников человек лишил природу этой монополии.
Между прочим, в зеленом листе, как выясняется, происходят явления, весьма схожие с теми, которые протекают в вентильных фотоэлементах. Сегодня в лабораториях с помощью окрашенных полупроводников уже осуществлен первый этап фотосинтеза — процесса, который преобразует солнечный свет в химическую энергию живого вещества, накапливает ее и питает всю органическую жизнь Земли. Перед наукой открылась заманчивая перспектива — применить искусственный фотосинтез в широких масштабах. Предстоит научиться синтезировать с помощью солнечного света сложные органические соединения прямо из простых минеральных солей воды и воздуха, минуя растения. Успехи физики полупроводников вместе с достижениями химии и биологии ведут к решению этой проблемы.
Физика полупроводников и в других областях тесно соприкасается с наукой о жизни. Электронные явления, сходные с процессами в запирающих слоях, играют огромную роль в физиологии нервной системы, а природные приспособления, подобные вентильному фотоэлементу,— в физиологии зрения.