“核电池”也被叫做“原子能电池”或“放射性同位素温差发电器”。是由一些性能优异的半导体材料，如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等，把许多材料串联起来组成。另外还得有一个合适的热源和换能器，在热源和换能器之间形成温差才可发电。

　　核电池的热源是放射性同位素。它们在蜕变过程中会不断以具有热能的射线的形式，向外放出比一般物质大得多的能量。这种很大的能量有两个令人喜爱的特点。一是蜕变时放出的能量大小、速度，不受外界环境中的温度、化学反应、压力、电磁场的影响，因此，核电池以抗干扰性强和工作准确可靠而着称。另一个特点是蜕变时间很长，这决定了核电池可长期使用。核电池采用的放射性同位素来主要有锶－90（Sr－90，半衰期为28年）、钚－238（Pu－238，半衰期89.6年）、钋－210（Po-210半衰期为138.4天）等长半衰期的同位素。将它制成圆柱形电池。燃料放在电池中心，周围用热电元件包覆，放射性同位素发射高能量的α射线，在热电元件中将热量转化成电流。

　　核电池的核心是换能器。目前常用的换能器叫静态热电换能器，它利用热电偶的原理在不同的金属中产生电位差，从而发电。它的优点是可以做得很小，只是效率颇低，目前热利用率只有10％～20％，大部分热能被浪费掉。 　　在外形上，核电池虽有多种形状，但最外部分都由合金制成，起保护电池和散热的作用；次外层是辐射屏蔽层，防止辐射线泄漏出来；第三层就是换能器了，在这里热能被转换成电能；最后是电池的心脏部分，放射性同位素原子在这里不断地发生蜕变并放出热量。

　　物理学家理查德·菲利普·费曼（Richard P. Feynman）在其1959年美国物理协会上着名的讲演中曾经宣称“未来将出现一个小得惊人的世界。”当时他展望了使我们能够制造微米和纳米级机器的物理学定律，并且预言总有一天我们能在针头上书写下全套大英百科全书。由于微电子技术日益精深的发展使费曼的远见正在开始成为现实。现在，微米和纳米级的器件被应用于各种各样的电子设备中，形成了一个几十亿美元的大市场。在这些正蓬勃发展的革命性应用中，包括能在指甲盖大小的器件里存储数百GB信息的高密度存储器、用于增强型显示器和光通信设备的微镜，以及能使手机变得更小并大大改善通话质量的高选择性射频滤波器。