俊仁亲王道:“至于替代材料来说,我本人更倾向于使用银,因为这艘飞船推进器启动一次需要耗的电量就是一个天文数字,一旦如此大的流量接通后,铜制作的电器元件可能受不住直接崩溃,但是使用银制作电气元件的外壳也需要很大的挑战性,这么说吧,即便100吨的银也很可能造不出来这艘飞船所需要的全部电器元件,因为它对银的纯度也有很高的要求。”
哈登将军道:“Sorry请你讲的仔细一点,我听的不太明白!”
俊仁亲王道:“这么说吧,银的优势在于银是导电性最好的金属,其电导率为63 x 10^6西门子\/米,比铜的电导率59 x 10^6西门子\/米大约高7%。这对于需要高电流传输的飞船推进器来说非常重要,可以减少能量损失,提高效率。银也具有良好的导热性,能够有效地将元件产生的热量传导出去,防止元件过热。”
俊仁同时又说:“但是使用银的挑战性则在于飞船所需的电气元件数量众多,即使使用100吨的银,也可能无法满足全部元件的需求。这是因为银的密度较大,且元件的制造需要考虑一定的安全系数和冗余。银的纯度对电气元件的性能有显着影响。高纯度的银能够提供更好的导电性和导热性,但获取高纯度的银在技术和成本上都存在挑战。
银的价格远高于铜,大规模使用银将大幅增加飞船维修和制造的成本。”
俊仁又道:“而且即便下了血本弄来,所有的电器元件给他换一遍,你还要考虑一个问题,一个最重要的问题,重量和燃料消耗的问题,首先是密度差异:银的密度约为10.49 g\/cm3,而铝的密度约为2.7 g\/cm3。这意味着相同体积的银比铝重得多。如果将飞船内所有的电器元件外壳都换成银制的,飞船的整体重量将显着增加.
其次,重量增加的影响:飞船重量的增加会对其飞行性能产生不利影响。首先,需要消耗更多的燃料来克服地球引力,将飞船送入太空。其次,飞船在太空中的机动性和灵活性也会受到限制,因为需要更大的推力来实现加速、减速和转向等操作.
其三,燃料消耗增加:为了推动更重的飞船,发动机需要提供更大的推力,这将导致燃料消耗量大幅增加。在有限的燃料携带量下,飞船的续航能力和任务执行时间可能会受到限制,甚至可能无法完成预定的飞行任务.
最后一点,飞行可行性风险:在极端情况下,如果飞船重量增加过多,可能会导致其无法成功发射升空,因为发动机的推力不足以克服地球引力。这将使得整个飞行任务无法进行,造成巨大的资源浪费和经济损失.”
俊仁这时又道:“当然,如果很你们的目的不是要这艘飞船升空的话,只是要他停在仓库里进行立逆向的话,那么可以用银试一试,解决了银子的问题,还需要等离子管。
哈登将军却完全不知道等离子管是什么,但是在场的科学家有些人知道等离子是什么,于是科普起来等离子就是?等离子体(plasma)是物质的第四态,由大量的自由电子和离子组成,整体上表现为近似电中性的电离气体。?它与固态、液态和气态不同,等离子体中含有丰富的带电粒子,这使得它具有许多独特的物理和化学性质。等离子体中的电子和离子可以在电场和磁场的作用下自由移动,表现出良好的导电性和反应活性。?
俊仁道:“说的没有错,等离子管就是等离子晶体管的简称。等离子晶体管(plasma transistor)是一种利用等离子体特性来实现电子开关功能的装置。它与传统的半导体晶体管不同,主要依赖于等离子体中的带电粒子(电子和离子)来进行电流的控制和调节。“
然而,目前只是1947年十月,连晶体管都还没问世,他该怎么跟这群人类解释等离子体晶体管。
俊仁亲王首先从晶体管的基本定义入手,解释晶体管是一种用硅制成的二极管。他可以进一步说明,晶体管是一种半导体器件,具有三个端子:发射极、基极和集电极。通过控制基极和发射极之间的电流,可以调节发射极和集电极之间的电流,从而实现电子开关的功能。
好在这些科学家也不是笨蛋,大多听到这里就能明白晶体管是什么东西。
但是在场的科学家中有人举手,“你能进一步介绍一下半导体的简要特性吗?”
俊仁点了点头对哈登将军道:“将军,请你准备一下黑板和粉笔!”
哈登将军点了点头,立马让人去准备,显然他也很想知道晶体管的原理
俊仁很快,站在黑板前拿起粉笔,开始写写画画,之后开始介绍道:“要弄懂晶体管管的原理,首先就要弄懂半导体,要冷冻半导体,首先就要异懂半导体的原理,导电性介于导体和绝缘体之间:半导体的导电性既不是像导体那样非常高,也不是像绝缘体那样非常低。在室温下,纯净的半导体(如硅、锗)的导电性较低,类似于绝缘体。但是,当温度升高或受到光照等外部刺激时,半导体的导电性会显着增加,介于导体和绝缘体之间.
半导体的导电性对温度非常敏感。随着温度的升高,半导体内部的热能增加,使得更多的价带电子获得足够能量跃迁到导带,形成电子-空穴对,从而增加自由载流子的数量,导致导电性提高。这种特性与导体的导电性随温度升高而降低相反.
半导体对光具有敏感性。当半导体受到光照时,光子的能量可以使价带电子激发到导带,产生额外的自由载流子,从而提高半导体的导电性。这种特性使得半导体可以用于制造光敏元件,如光电二极管、光电晶体管等.
半导体分为很多类型,比如N型和p型,这就又涉及到另一个技术,也就是掺杂技术对导电性的影响,掺杂技术是在纯净的半导体中引入少量的其他元素(掺杂剂),以改变半导体的导电性。掺杂剂通常是具有与半导体原子不同价电子数的元素,分为施主杂质和受主杂质.
施主杂质是具有比半导体原子多一个价电子的元素,如磷、砷等。当施主杂质掺入硅或锗等半导体中时,多余的价电子会成为自由电子,从而增加半导体中的电子浓度,使其导电性提高。掺入施主杂质的半导体称为N型半导体
受主杂质是具有比半导体原子少一个价电子的元素,如硼、镓等。当受主杂质掺入硅或锗等半导体中时,会在半导体晶格中形成空穴,空穴可以捕获电子,从而增加半导体中的空穴浓度,使其导电性提高。掺入受主杂质的半导体称为p型半导体.