徐业林

在导体、半导体中有很多能产生导电作用的电子，它们不是静止不动的，而是以很高的速度到处乱跑，这是物质的基本特性，我们没有办法让它停止下来，这种运动被称为热运动！遗憾的是它们的运动是杂乱无章的，电流抵消为零。

如果有办法让它们向一个方向运动, 那电流就不是零了。让我们估计一下它能有多大电流。每立方厘米半导体中导电电子的数目n = 1017—1018个，热运动速度v = 107厘米/秒，电子的电荷e为1.6×10-19库仑，短路电流IT则为：IT = nev≈ 104—105安培/厘米2。当然，这是一种粗略估计，实际上是做不到的，但它总是给了我们指明了一个光明的方向，这是一件好事、美事。

问题是怎样能实现这一美事？大家都有这样的经验：同样一种材料，粗糙的表面易生锈。电镀抛光，一则是为了美观，另外也是为了防止生锈。那么，粗糙的表面为什么易生锈呢？这是因为粗糙表面上有很多小坑（图1），为了说明问题，这里只画出一个。在半导体中除了上述的导电电子外，还有被晶格约束着的正、负电荷，用图中的两个被弹簧拉着的小球表示，约束力用f1表示。当坑的直径很小时，正负电荷之间的静电吸引力F1是不可忽略的。在该力的作用下，正负电荷被拉出金属表面，当F1 = f1时，拉出作用停止，达到平衡状态。

图1. 小坑内电场E的产生

在坑中形成电场E。电场E吸引空气中的SO2和H2O形成亚硫酸，造成金属腐蚀，给我们带来了很多麻烦。然而这个电场不全是坏事，它也有好处：

在两块(由同一种物质构成的)金属板（图2，画斜线部分）之间，夹一层很薄的半导体（图2两金属板之间的部分，请注意坑中也是半导体）,其中一块板是光滑的，而另一块板上布满小坑，让我们看会出现什么现象。在导体和半导体中有很多导电电子，它们运动是杂乱无章的。我们无法将它们都画出来，就只画出两个有代表性的电子。从图中一目了然可见，由于电场E的存在，电子容易进入小坑，而出来则不容易, 故而形成电流IT。那么，大家要问，中间一层为什么用半导体？这是因为只有在半导体中同时存在电场E和导电电子。在空气中只有E，没有电子；在金属中，虽有电子，E几乎为零。

图2 电子可进入小坑难以出来形成电流

这个样品的特点是, 用光线、无线电波、放射线等照射（作用）它，它的电流不会有任何变化；电流仅仅与环境温度有关，环境温度增加它增加，反之降低。

最有趣的是，当用一个灵敏的温度计测量正在发电的器件时, 它的温度自行降到室温以下，这说明它将从环境吸收的热量变成了电能。目前，它仅仅是一个实验现象，是一粒种子，经过一定的培育，它会长成参天大树，造福人类。具体办法是，目前小坑的直径是0.7微米，如能将其缩小到现在的百分之一（在技术上是可行的）就有望应用。

100多年前，科学家以经验和古老的热机为根据，提出了热力学第二定律。如今科学飞速发展, 蒸汽机己被淘汰。 热二律到了应该吸收新鲜养料, 与时俱进的时候了。
(licd 1/18/05 20040500036)

小坑产生电流的现象(全文,图)