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1.光电导效应 本征光电导 光电导率: 非本征光电导 光电导率: 第94页,共163页,编辑于2022年,星期五 1.3.1 半导体的光电效应 1.光电导效应 2.光伏效应 3.光电发射效应 4.光电转换的基本规律 第95页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 N P PN结 光 一块半导体, P区与N区的交界面称为PN结。PN结受到光照时,可在PN结的两端产生电势差,这种现象则称为光伏效应。 1.3.1 半导体的光电效应 第96页,共163页,编辑于2022年,星期五 1)PN结的形成 扩 散 形成:离子区 耗尽区 空间电荷区 阻挡层 内建电场 (结电场) 浓度差异 E 2.光伏效应 第97页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 1)PN结的形成 漂 移 内建电场 自建电场 E 扩散与漂移 方向相反 第98页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 1)PN结的形成 扩散==漂移 平衡 PN结 第99页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 1)PN结的形成 (多子)扩散 (少子)漂移 浓度差异 内建电场 第100页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 PN结的形成 摘自教育部新世纪网络课程《电子技术》—大连海事大学制作 第101页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 2)PN结能带与势垒 结合前 结合后 费米能级与导带或价带的相对位置由材料掺杂决定 一个平衡系统只能有一个费米能级 第102页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 2)PN结能带与势垒 结合后 一个平衡系统只能有一个费米能级 例如: 长沙-- 就业率较低,收入较低 深圳-- 就业率较高,收入较高 人才怎样流动? 第103页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 2)PN结能带与势垒* E 电场力 类比: 小球滚上山坡 速度方向 重力分力 mgh 第104页,共163页,编辑于2022年,星期五 3)PN结电流方程、耗尽区宽度与结电容 2.光伏效应 偏压:外加在PN结两端的电压 方向由P区指向N区 正向电流: 第105页,共163页,编辑于2022年,星期五 正向偏压: 负离子数减少 正离子数减少 外加电场 3)PN结电流方程、耗尽区宽度与结电容 正向偏压作用下,耗尽区宽度变小 第106页,共163页,编辑于2022年,星期五 3)PN结电流方程、耗尽区宽度与结电容 电流方程: 正向偏压 继续增大,耗尽层越来越薄······· 第107页,共163页,编辑于2022年,星期五 反向偏压: 负离子数增加 正离子数增加 外加电场 3)PN结电流方程、耗尽区宽度与结电容 反向偏压作用下,耗尽区宽度变大 第108页,共163页,编辑于2022年,星期五 反向偏压: 负离子数增加 正离子数增加 外加电场 3)PN结电流方程、耗尽区宽度与结电容 反向电流: -- 数值较小??? 第109页,共163页,编辑于2022年,星期五 PN结的单向导电性 摘自教育部新世纪网络课程《电子技术》—大连海事大学制作 第110页,共163页,编辑于2022年,星期五 3)PN结电流方程、耗尽区宽度与结电容 电流方程: 正向电流和反向电流: 第111页,共163页,编辑于2022年,星期五 3)PN结电流方程、耗尽区宽度与结电容 耗尽区宽度: 单位面积结电容: 减小结电容对提高光伏器件的响应速度有重要的意义! 第112页,共163页,编辑于2022年,星期五 2.光伏效应 4)PN结光电效应 平均扩散长度 电子—空穴对分离 电子—空穴对 光 照 光生电势差 讨论: 光-电转换时间 第113页,共163页,编辑于2022年,星期五 光生电动势与光电流 + - 光电流方向 光生电动势方向 光电流方向与普通二极管电流相反 4)PN结光电效应 第114页,共163页,编辑于2022年,星期五 光电流 光照下PN结的电流方程: 普通二极管电流 4)PN结光电效应 2.光伏效应 第115页,共163页,编辑于2022年,星期五 导带中电子占据的概率: 导带中总的电子浓度: 第62页,共163页,编辑于2022年,星期五 导带 电子浓度: 价带 空穴浓度: 1.2.2热平衡状态下的载流子 载流子的分布 第63页,共163页,编辑于2022年,星期五 本征和杂
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