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微电子器件基础

第七章光器件第7章光器件7.1光学吸收7.2太阳能电池7.3光电二极管7.1光学吸收

7.1光学吸收7.1.1从紫外区到红外区的电磁波谱图7.1光学吸收7.1.2光吸收特性7.1.3几种半导体的吸收系数7.1光学吸收7.2太阳能电池7.2.1太阳能电池的基本结构7.2太阳能电池7.2.2PN结的光生福特效应P-N结光生伏打效应就是半导体吸收光能后在P-N结上产生光生电动势的效应。光生伏打效应涉及到以下三个主要的物理过程：第一、半导体材料吸收光能产生出非平衡的电子—空穴对；第二、非平衡电子和空穴从产生处向非均匀势场区运动，这种运动可以是扩散运动，也可以是漂移运动；第三、非平衡电子和空穴在非均匀势场作用下向相反方向运动而分离。这种非均匀势场可以是结的空间电荷区，也可以是金属—半导体的肖特基势垒或异质结势垒等。7.2太阳能电池PN结能带图7.2太阳能电池对于在整个器件中均匀吸收的情形，短路光电流可以用下式表示式中GL为光照电子−空穴对的产生率A为P-N结面积A（Ln+Lp）为半导体产生光生载流子的体积。由上式可知短路光电流取决于光照强度和P-N结的性质。7.2太阳能电池7.2.3太阳能电池的I-V特性太阳能电池的等效电路图7.2太阳能电池典型的太阳能电池I-V特性曲线7.2太阳能电池实际的太阳电池存在着串联电阻和分流电阻。考虑到串联电阻和分流电阻作用的特性，公式以及等效图如下：7.2太阳能电池7.2.3影响太阳能电池效率因素7.2太阳能电池考虑串联电阻7.3光电二极管光电二极管工作原理：光照反偏PN结，产生的光生载流子被空间电荷区电场漂移形成反向电流。

光电二极管把光信号转换成了电信号。

反向的光电流的大小与入射光的强度

和波长有关。光电二极管用于探测光信

号。7.3光电二极管光电二极管工作特性曲线7.3光电

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