Главная | Обратная связь

Фотодиодные структуры

Фотодиод – быстродействующий фотоприемник, инерционность которого в отличие от фоторезистора практи­чески не зависит от уровня возбуждения.

Основные соотношения, определяющие характеристи­ки р-п перехода как приемника излучения, можно за­писать в виде

j_ф=aqk_пB, j=j_ф–j_об=j_ф–j₀(e^qφ/kT–1) (1).

где а – квантовый выход внутреннего фотоэффекта; j_ф, j_об – плотности фототока и обратного тока р-п перехода, обусловленные неосновными носителями тока в полу­проводнике;

j₀=Ae^–ΔE/kT

– плотность обратного тока насыщения; φ–разность по­тенциалов на р-п переходе; ΔE– ширина запрещенной зоны полупроводника.

Уравнение (1) отвечает семейству вольтамперных характеристик фотодиодов. В фотодиод­ном режиме на р-п переход подается обратное смеще­ние. При этом семейство вольтамперных характеристик фотодиода будет выглядеть как это показано на рис.

Фототранзисторные структуры

Для усиления тока фотодиода могут быть также исполь­зованы транзисторные структуры, простейшим из кото­рых является фототранзистор. Фототранзистор можно рассматривать как комбина­цию фотодиода в области базы с транзистором. В со­ответствии с этим характе­ристики фототранзистора (п-р-п или р-п-р типа) ана­логичны характеристикам соответствующих фотоди­одов.

Как и всякий транзистор, фототранзистор имеет два перехода: эмиттерный и коллекторный, смещенный в запорном направлении; свет, поглощаясь в об­ласти базы, генерирует в ней электронно-дырочные па­ры, которые разделяются эмиттерным и коллекторным переходами. При этом неосновные носители вытягивают­ся из области базы в эмиттерную и коллекторную обла­сти, что изменяет их потенциалы относительно базы.

Режим фототранзистора приводит­ся к режиму обычного транзистора, что позволяет за­писать

i_ф=i_ф0(B)/1–α

Солнечные элементы

Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Большая часть из коммерчески выпускаемых в настоящее время СЭ изготавливается из кремния (химический символ Si). Кремний это полупроводник. Он широко распространен на земле в виде песка, который является диоксидом кремния (SiO2), также известного под именем "кварцит". Другая область применения кремния - электроника, где кремний используется для производства полупроводниковых приборов и микросхем.

Структура солнечного элемента

1. свет (фотоны)

4. утечки слой

2. передний контакт

5. положительных слой

3. негативный слой

6. Обратная инфа

Типы солнечных элементов

СЭ может быть следующих типов: монокристаллический, поликристаллический и аморфный. Различие между этими формами в том, как оргаризованы атомы кремния в кристалле. Различные СЭ имеют разный КПД преобразования энергии света. Моно- и поликристаллические элементы имеют почти одинаковый КПД, который выше, чем у СЭ, изготовленных из аморного кремния.

Прежде всего , в СЭ имеется задний контакт и 2 слоя кремния разной проводимости. Сверху имеется сетка из металлических контактов и антибликовое просветляющее покрытие, которое дает СЭ характерный синий оттенок.

Важный параметр свето элемента это КПД. Теоретическое максимальное КПД 22%.35%- световые потери(пропускание, отражение, энергетически неактивное поглощение) 55%- электрические потери(реакции в объеме кристалла, поверхностная реакция, токи утечки). Сейчас С.Э. из кремния, также часто используют AL_xGa_1-xAs- КПД до 20%