Sida unugyada qorraxdu u shaqeeyaan

Unugyada qorraxda nuugo iftiinka qorraxda si uu u soo saaro shaqooyinka baytariyada caadiga ah. Laakiin si ka duwan baytariyada dhaqameed, tamarta wax soo saarka iyo awoodda wax soo saarka ugu badan ee baytariyada dhaqameed ayaa go'an, halka tamarta wax soo saarka, hadda, iyo tamarta unugyada qoraxda ay la xiriiraan xaaladaha iftiinka iyo culeyska shaqada. Sababtan awgeed, si aad u isticmaasho unugyada cadceedda si ay u dhaliyaan koronto, waa in aad fahanto xiriirka hadda-voltage iyo mabda'a shaqada ee unugyada qorraxda.

Iftiinka iftiinka qorraxda:

Ilaha tamarta ee unugyada qoraxda waa iftiinka qoraxda, markaa xoojinta iyo xajmiga iftiinka qorraxdu waxay go'aamiyaan soo-saarka hadda iyo tamarta ee unugga qorraxda. Waxaynu ognahay in shayga marka qorraxda la hoos geliyo uu laba siyaabood u helo iftiinka qoraxda, midi waa cadceed toos ah, midna waa ilayska cadceedda oo fidsan ka dib markii ay ku kala firdhiyaan walxo kale oo dusha sare ah. Xaaladaha caadiga ah, iftiinka shilka tooska ah wuxuu ka dhigan yahay 80% iftiinka uu helo unugga qoraxda. Sidaa darteed, dooddeenna soo socota waxay sidoo kale diiradda saari doontaa soo-gaadhista tooska ah ee iftiinka qorraxda.

Xoogga iyo baaxadda iftiinka qoraxda waxaa lagu muujin karaa spectrum irradiance, kaas oo ah awoodda iftiinka halbeegkii dhererka halbeeg kasta (W/㎡um). Xoogga iftiinka qoraxda (W/㎡) waa wadarta dhammaan mowjadaha dhaadheer ee iftiinka spectrum. Iftiinka spectrum ee iftiinka qorraxdu wuxuu la xiriiraa booska la qiyaasay iyo xagasha qorraxda marka loo eego dusha dhulka. Sababtoo ah iftiinka qorraxdu wuxuu nuugi doonaa oo kala firdhi doonaa jawiga ka hor inta uusan gaarin oogada dhulka. Labada arrimood ee booska iyo xagasha waxaa guud ahaan matala waxa loogu yeero mass hawada (AM). Iftiinka cadceedda, AMO waxaa loola jeedaa xaaladda bannaanka bannaanka marka qorraxdu si toos ah u dhalaalayso. Iftiinkeedu waa qiyaastii 1353 W/㎡, kaas oo qiyaas ahaan u dhigma isha iftiinka ee uu soo saaro shucaaca jidhka madow ee leh heerkul dhan 5800K. AMI waxaa loola jeedaa xaaladda ka jirta dhulka oogada, marka qorraxdu si toos ah u dhalaalayso, iftiinka iftiinka wuxuu ku saabsan yahay 925 W/m2. AMI.5 waxaa loola jeedaa xaalada ka jirta dhulka oogada, marka qorraxdu dhacdo xagal 45 darajo, iftiinka iftiinka wuxuu gaarayaa 844 W/m2. AM 1.5 waxaa guud ahaan loo isticmaalaa in lagu matalo celceliska iftiinka qorraxda ee dusha dhulka. Qaabka wareegga unugyada qorraxda:

Marka iftiin la'aan, unugga qoraxda wuxuu u dhaqmaa sida pn isku xidhka diode. Xidhiidhka hadda-voltage ee diode ku habboon waxa loo sheegi karaa sida

Meesha aan u taaganahay hadda, V waxa ay u taagan tahay danabka, Is waa saturation current, iyo VT=KBT/q0,halkaas oo KB ay ka dhigan tahay BoItzmann joogto ah,q0 waa unugga korantada,Tna waa heerkulka. Heerkulka qolka, VT=0.026v. Waa in la ogaadaa in jihada Pn diode hadda lagu qeexay inay ka soo qulqulaan P-nooca ilaa n-nooca aaladda, iyo qiyamka togan iyo kuwa taban ee korantada waxaa lagu qeexaa inay tahay awoodda P-nooca terminal. laga jaray awoodda terminalka nooca n-nooca. Haddaba, haddii qeexiddan la raaco, marka unugga cadceeddu shaqaynayo, qiimihiisu waa togan yahay, qiimihiisu hadda waa taban, qalooca IV-gu wuxuu ku yaallaa afargeesoodka. Akhristayaasha waa in lagu xasuusiyo halkan in waxa loogu yeero diode-ka habboon uu ku saleysan yahay xaalado badan oo jireed, iyo diodes-yada dhabta ah waxay si dabiici ah u yeelan doonaan arrimo aan caadi ahayn oo saameeya xiriirka hadda-voltage ee qalabka, sida jiilka-dib-u-dhiska hadda, halkan Waxaan ku guuleysanay ' in badan ayaan kala hadal. Marka unugga cadceeddu uu soo baxo iftiinka, waxaa jiri doona sawir-qaade ku jira pn diode. Sababtoo ah jihada korantada ku dhex jirta ee isgoyska pn waa n-nooca ilaa p-nooca, lammaanaha godka elektarooniga ah ee ay dhaliso nuugista sawir-qaadista ayaa u socon doona dhanka dhamaadka n-nooca, halka godadka ay u ordi doonaan dhanka p. nooca dhamaadka. Sawirka hadda ay sameeyeen labadu waxay ka qulquli doonaan nooca n-nooca ilaa p-nooca. Guud ahaan, jihada hore ee diode waxaa lagu qeexaa sida ka soo qulqulaya nooca p-n-nooca. Sidan, marka la barbar dhigo diode ku habboon, sawir-qaadaha ka soo baxa unugga qorraxda marka la iftiimiyo waa hadda taban. Xidhiidhka hadda-voltage ee unugga qoraxda waa diode ku habboon oo lagu daray sawir-qaadid taban IL, oo ​​baaxaddiisu tahay:

Si kale haddii loo dhigo, marka iftiin la waayo, IL=0, unugga qorraxdu waa diode caadi ah. Marka unugga qorraxdu uu wareego gaaban yahay, taas oo ah, V=0, wareegga gaaban ee hadda jira waa Isc=-IL. Taas macnaheedu waa, marka unugga qorraxdu uu wareego gaaban yahay, wareegga gaaban ee hadda jira waa sawir-qaadaha ka yimaada iftiinka dhacdada. Haddii unugga qorraxdu uu yahay wareeg furan, taasi waa, haddii I=0, korantada wareegga furan ee furan waa:

Jaantuska 2. Wareegga u dhigma ee unugga cadceedda: (a) aan lahayn, (b) leh taxanayaal iyo iska caabin shunt ah. Waa in halkan lagu nuuxnuuxsado in korantada wareegga furan iyo wareegga gaaban ee hadda jira ay yihiin laba qaybood oo muhiim ah oo ka mid ah sifooyinka unugyada qorraxda.

Korontada unugga qoraxda waa sheyga hadda iyo danabka:

Sida cad, soosaarka tamarta ee unugga qoraxda maaha qiime go'an. Waxay gaartaa qiimaha ugu sarreeya ee goobta shaqada ee hadda-voltage-ka, iyo awoodda wax-soo-saarka ugu badan ee Pmax waxaa lagu go'aamin karaa dp/dv=0. Waxaan ka soo saari karnaa in korantada wax soo saarka ee awoodda ugu badan ee Pmax ay tahay:

hadda wax soo saarkuna waa:

Awoodda wax soo saarka ugu badan ee unugga qoraxda waa:

Waxtarka unugga qoraxda waxa loola jeedaa saamiga unugga qoraxda oo u beddelaya awoodda Pin ee iftiinka dhacdada una beddelaya awoodda koronto ee ugu sarreysa, taasi waa:

Qiyaasta waxtarka unugyada guud ee qorraxda waxay isticmaalaan il iftiin la mid ah iftiinka qorraxda leh pin=1000W/㎡.

Tijaabo ahaan, xidhiidhka hadda-voltage ee unugyada qorraxdu si buuxda uma raacaan sharraxaadda aragtida sare. Tani waa sababta oo ah aaladda sawir-qaadista lafteeda ayaa leh waxa loogu yeero iska caabin taxane ah iyo iska caabin shunt ah. Wax kasta oo semiconductor ah, ama xidhiidhka ka dhexeeya semiconductor iyo birta, waxaa hubaal ah inay jiri doonto iska caabin weyn ama ka yar, taas oo samayn doonta iska caabin taxane ah ee qalabka sawir-qaadista. Dhanka kale, waddo kasta oo hadda jirta oo aan ahayn kan ugu habboon ee Pn diode ee u dhexeeya electrodes-ka togan iyo kuwa taban ee qalabka sawir-qaadista ayaa sababi doona waxa loogu yeero qulqulka hadda jira, sida jiilka-dib-u-habaynta hadda ee qalabka. , dib-u-habaynta korka hadda, go'doominta cidhif ee aan dhamaystirnayn, iyo isgoysyada xidhiidhka biraha.

Caadiyan, waxaan isticmaalnaa iska caabin shunt si aan u qeexno qulqulka hadda ee unugyada qorraxda, taas oo ah, Rsh=V/Ileak. Inta uu bato caabbinta shunt waa, waa sii yaraanaya qulqulka qulqulka. Haddii aan tixgelinno iska caabbinta wadajirka ah ee Rs iyo iska caabinta shunt Rsh, xiriirka hadda-voltage ee unugga qorraxda waxaa loo qori karaa sida:

Waxaan sidoo kale isticmaali karnaa halbeeg kaliya, waxa loogu yeero factor buuxinta, si aan u soo koobno ​​labadaba saameynta iska caabinta taxanaha ah iyo iska caabinta shunt. lagu qeexay sida:

Waa wax iska cad in qodobka buuxinta uu yahay ugu badnaan haddii aanu jirin iska caabin taxane ah oo iska caabintu ay tahay mid aan xad lahayn Kordhinta caabbinta taxanaha ah ama hoos u dhaca iska caabbinta shunt waxay yaraynaysaa qodobka buuxinta. In sidan,. Waxtarka unugyada cadceedda waxaa lagu muujin karaa saddex qaybood oo muhiim ah: Voltaga wareegga furan ee Voc, wareegga gaaban ee Isc, iyo buuxinta factor FF.

Sida iska cad, si loo hagaajiyo waxtarka unugyada cadceedda, waxaa lagama maarmaan ah in si isku mar ah loo kordhiyo korantada wareegga furan, wareegga gaaban ee hadda jira (taas oo ah, photocurrent), iyo buuxinta factor (taas oo ah, la yareeyo caabbinta taxane ah iyo qulqulka hadda).

Furan danabka wareegga wareegga iyo hadda wareegga gaaban: Marka laga eego qaacidii hore, tamarta wareegga furan ee unugga qorraxda waxaa go'aamiya sawirka hadda jira iyo unugga buuxa. Marka loo eego fiisigiska semiconductor-ka, korantada wareegga furan waxay la mid tahay farqiga tamarta Fermi ee u dhexeeya elektarooniga iyo godadka gobolka boosaska bannaan. Marka loo eego qulqulka hadda jira ee Pn diode ku habboon, waxaad isticmaali kartaa:

si ay u muujiyaan. Halka q0 ay ka dhigan tahay kharashka cutubka, ni waxay u taagan tahay uruurinta guud ee gudbiyaha semiconductor, ND iyo NA mid kastaa wuxuu matalaa fiirsashada deeq bixiyaha iyo aqbalaha, Dn iyo Dp mid kastaa wuxuu matalaa iskudarka faafinta elektaroonigga iyo godadka, tibaaxda kore waxay u malaynaysaa n - Kiiskii gobolka nooca iyo gobolka nooca p-ba ay labaduba ballaaran yihiin. Guud ahaan, unugyada cadceedda ee isticmaalaya substrates-nooca p-nooca, aagga n-nooca waa mid aad u hooseeya, oo tibaaxda kor ku xusan waxay u baahan tahay in wax laga beddelo.

Waxaynu hore u soo sheegnay in marka unugga cadceedda la iftiimiyo, ay abuurmaan sawir-qaadaha, sawir-qaaduhuna waa wareegga-xiran ee xidhiidhka hadda-voltage ee unugga qorraxda. Halkan waxaan si kooban ku tilmaami doonaa asalka sawirka hadda jira. Heerka jiilka sidayaal ee mugga halbeegkiiba (cutubka m -3 s -1) waxaa lagu go'aamiyaa isugeynta nuugista iftiinka, taas oo ah

Waxaa ka mid ah, α waxay u taagan tahay isugeynta nuugista iftiinka, taas oo ah xoojinta sawir-qaadayaasha dhacdada (ama cufnaanta photon flux), iyo R waxay tilmaamaysaa isku-dheellitirka milicsiga, sidaa darteed waxay u taagan tahay xoojinta sawir-qaadayaasha dhacdada ee aan muuqan. Saddexda hab ee ugu waaweyn ee abuura sawirka hadda jira waa: fidinta hadda ee elektaroonnada sidaha laga tirada badan yahay ee gobolka nooca p-nooca, faafinta hadda ee godadka sidayaasha tirada yar ee gobolka n-nooca, iyo qulqulka elektarooniga iyo godadka gobolka boos-qaadista. hadda. Sidaa darteed, sawirka hadda jira waxa lagu qiyaasi karaa sida:

Waxaa ka mid ah, Ln iyo Lp mid kastaa wuxuu u taagan yahay dhererka fidinta elektaroonigga ee gobolka nooca p-iyo godadka gobolka n-nooca, waana ballaca gobolka dallacaadda bannaan. Marka la soo koobo natiijooyinkan, waxaan helnaa tibaax fudud oo loogu talagalay korantada wareegga furan:

halka Vrcc ay u taagan tahay dib-u-habaynta heerka dib-u-habaynta lammaanaha godad elektarooniga ah mugga cutubkiiba. Dabcan, tani waa natiijo dabiici ah, sababtoo ah korantada furan ee wareegga furan waxay la mid tahay farqiga tamarta Fermi ee u dhexeeya electrons iyo godadka gobolka boosaska boosaska, iyo farqiga tamarta Fermi ee u dhexeeya electrons iyo godadka waxaa lagu go'aamiyaa heerka jiilka side iyo heerka dib u habeynta. .