驗三十二 硅光電池特性的研究
一、實驗目的
1．掌握PN結(jié)形成原理及其工作機理；
2．了解LED發(fā)光二極管的驅(qū)動電流和輸出光功率的關(guān)系；
3．掌握硅光電池的工作原理及其工作特性。
二、儀器設備
1．TKGD―1型硅光電池特性實驗儀；
2．信號發(fā)生器；
3．雙蹤示波器。
三、實驗原理
1．引言
目前半導體光電探測器在數(shù)碼攝像﹑光通信﹑太陽電池等領域得到廣泛應用，硅光電池是半導體光電探測器的一個基本單元，深刻理解硅光電池的工作原理和具體使用特性可以進一步領會半導體PN結(jié)原理﹑光電效應理論和光伏電池產(chǎn)生機理。
? 圖1是半導體PN結(jié)在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗盡區(qū)，當P型和N型半導體材料結(jié)合時，由于P型材料空穴多電子少，而N型材料電子多空穴少，結(jié)果P型材料中的空穴向N型材料這邊擴散，N型材料中的電子向P型材料這邊擴散，擴散的結(jié)果使得結(jié)合區(qū)兩側(cè)的P型區(qū)出現(xiàn)負電荷，N型區(qū)帶正電荷，形成一個勢壘，由此而產(chǎn)生的內(nèi)電場將阻止擴散運動的繼續(xù)進行，當兩者達到平衡時，在PN結(jié)兩側(cè)形成一個耗盡區(qū)，耗盡區(qū)的特點是無自由載流子，呈現(xiàn)高阻抗。當PN結(jié)反偏時，外加電場與內(nèi)電場方向一致，耗盡區(qū)在外電場作用下變寬，使勢壘加強；當PN結(jié)正偏時，外加電場與內(nèi)電場方向相反，耗盡區(qū)在外電場作用下變窄，勢壘削弱，使載流子擴散運動繼續(xù)形成電流，此即為PN結(jié)的單向?qū)щ娦?電流方向是從P指向N。