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1、光生伏特效应,培训人,光生伏特效应,光生伏特效应:当阳光照射到PN结上,产生电子空穴对,在半导体内部结附生成载流子没有被复合而达到空间电荷区,受内建电场的吸引(不加外电场),电子流入N区,空穴流入P区,结果使N区存储了过剩的电子,P区有过剩的空穴。它们在PN结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了抵消势垒电场作用外,还使P区带正电,N区带负电,在N区和P区之前就的薄层就产生电动势,这就是光生伏特效应。 此时,如果将外电路短路,则外电路中就有与入射光能成正比的电流流过,这个电流称作短路电流。另一方面,若将PN结两端开路,则由于电子和空穴分别流入N区和P区,使N区费米能级比P区费米能级高,
2、在这两个费米能级之间就产生了电位差Voc,可以测得这个值,值称为开路电压,光生伏特效应,P-N的结光生伏特效应,在光激发下多数载流子浓度一般改变很小,而少数载流子浓度却变化很大,因此应主要研究光生少数载流子的运动,光生伏特效应,P-N结的内建电场,动平衡时 p 型与 n 型接触区域的电势变化,光生伏特效应,P-N结的能带图,无光照,能级弯曲的原因: 在热平衡条件下,同一体系具有相同的费米能级,光生伏特效应,P-N结的能带图,光照时n区产生少子空穴,p区产生少子电子; 在内建电场的作用下,n区的空穴向p区运动,而p区的电子向n区运动,使p端电势升高,n端电势降低; 所以,光生电场由p端指向n端,
3、使势垒降低,产生正向电流IF; 由于空穴向p区运动,所以在p-n结内部形成自n区向p区的光生电流IL,有光照,光生伏特效应,光电池的电流电压特性,光电池:利用半导体的光生伏特效应,而将光能转换成电能的装置。即将p-n结与外电路接通,只要光照不停止,就会有源源不断的电流流过电路,p-n结起到了电源的作用。这类装置叫光电池,1.P-N结电流方程,I:负载电流; IL:光生电流; Is:P-N结反向饱和电流; V:P-N结两端电压,光生伏特效应,2.开路电压,负载电流I=0,即IL=IF,3.短路电流,将p-n短路V=0,则IF=0,所得电流为短路电流ISC,光电池的电流电压特性,光生伏特效应,4.特性曲线,光电池的电流电压特性,光生伏特效应,
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