Составители:
Рубрика:
сутствие света и при одинаковой температуре всех участков замкнутой цепи электрический
ток отсутствует в соответствии с законом сохранения энергии.
р
n
I
U
R
+
-
Свет
Рис. 1
Внешние, валентные электроны атомов полупроводника принадлежат кристаллу в целом,
при этом они имеют дискретные значения энергии , объединенные в энергетические зоны.
Поглощая квант света, электрон занимает более высокий энергетический уровень в кристал-
ле, например, переходит из валентной зоны в зону проводимости, создавая в валентной зоне
вакансию (дырку). В результате появляются дополнительные носители тока - электроны
проводимости и дырки. Это явление называется внутренним фотоэффектом
Внутренний фотоэффект имеет "красную границу": энергия кванта света (фотона) должна
превышать ширину запрещенной зоны E
g
, разделяющей валентную зону и зону проводимо-
сти, т.е. hν≥E
g
, где h - постоянная Планка, ν - частота света. В кремнии внутренний фотоэф-
фект имеет место для волн с длиной λ≤ 1,1 мкм. т. е. для ви димого, ультрафиолетового и
ближнего инфракрасного излучений .
Рассмотрим, что происх одит в СЭ при освещении. Излучение поглощается в p -области и ге-
нерирует в ней электронно-дырочные пары, образующиеся вблизи р-n-перехода. Электроны
(не основные носители в р -области) перебрасываются контактным полем в n -область, заря-
жая ее отрицательно. Подавляющая часть дырок не способна преодолеть потенциальный
барьер и остается в p - области, заряжая ее положительно. Электрическое поле контакта про-
странственно разделяет отрицательные электроны и положительные дырки образующиеся
под действием света. Вследствие этого на перех оде формируется прямое смещение U , по-
нижающее потенциальный барьер на величину qU, где q - заряд электрона по модулю. Пере-
мещение электронов через p-n-переход создает ток -I
Ф
, называемый первичным фототоком,
которому, как и току не основных носителей, приписывают отрицательный знак. Понижение
барьера ведет к возрастанию тока основных носителей, который становится равным
I
s
exp(qU/(kT)). Таким образом, через переход протекают следующие токи: не основных но-
сителей -I
S
, основных носителей +I
S
exp(qU/(kT)) и первичный фототок –I
ф
. Полный ток че-
рез p- n- перехо д равен
Ф
kT
qU
S
I1eII
−
−−
−
−
−−
−=
==
=
(1)
Эта формула описывает вольт - амперную характеристику (ВАХ) идеального СЭ.
Из нее лег-
сутствие света и при одинаковой температуре всех участков замкнутой цепи электрический
ток отсутствует в соответствии с законом сохранения энергии.
р n
Свет
+ -
I
U
R
Рис. 1
Внешние, валентные электроны атомов полупроводника принадлежат кристаллу в целом,
при этом они имеют дискретные значения энергии, объединенные в энергетические зоны.
Поглощая квант света, электрон занимает более высокий энергетический уровень в кристал-
ле, например, переходит из валентной зоны в зону проводимости, создавая в валентной зоне
вакансию (дырку). В результате появляются дополнительные носители тока - электроны
проводимости и дырки. Это явление называется внутренним фотоэффектом
Внутренний фотоэффект имеет "красную границу": энергия кванта света (фотона) должна
превышать ширину запрещенной зоны Eg , разделяющей валентную зону и зону проводимо-
сти, т.е. hν≥Eg , где h - постоянная Планка, ν - частота света. В кремнии внутренний фотоэф-
фект имеет место для волн с длиной λ≤ 1,1 мкм. т. е. для видимого, ультрафиолетового и
ближнего инфракрасного излучений.
Рассмотрим, что происходит в СЭ при освещении. Излучение поглощается в p -области и ге-
нерирует в ней электронно-дырочные пары, образующиеся вблизи р-n-перехода. Электроны
(не основные носители в р -области) перебрасываются контактным полем в n -область, заря-
жая ее отрицательно. Подавляющая часть дырок не способна преодолеть потенциальный
барьер и остается в p - области, заряжая ее положительно. Электрическое поле контакта про-
странственно разделяет отрицательные электроны и положительные дырки образующиеся
под действием света. Вследствие этого на переходе формируется прямое смещение U , по-
нижающее потенциальный барьер на величину qU, где q - заряд электрона по модулю. Пере-
мещение электронов через p-n-переход создает ток -IФ , называемый первичным фототоком,
которому, как и току не основных носителей, приписывают отрицательный знак. Понижение
барьера ведет к возрастанию тока основных носителей, который становится равным
Isexp(qU/(kT)). Таким образом, через переход протекают следующие токи: не основных но-
сителей -IS, основных носителей +ISexp(qU/(kT)) и первичный фототок –Iф . Полный ток че-
рез p- n- переход равен
qU
I = I S e kT − 1 − I Ф (1)
Эта формула описывает вольт - амперную характеристику (ВАХ) идеального СЭ. Из нее лег-
