ווי זונ סעלז אַרבעט

זונ סעלז אַרייַנציען זונשייַן צו פּראָדוצירן די פאַנגקשאַנז פון פּראָסט באַטעריז. אָבער ניט ענלעך בעקאַבאָלעדיק באַטעריז, די רעזולטאַט וואָולטידזש און מאַקסימום רעזולטאַט מאַכט פון בעקאַבאָלעדיק באַטעריז זענען פאַרפעסטיקט, בשעת די רעזולטאַט וואָולטידזש, קראַנט און מאַכט פון זונ - סעלז זענען שייַכות צו לייטינג טנאָים און מאַסע אַפּערייטינג פונקטן. ווייַל פון דעם, צו נוצן זונ - סעלז צו דזשענערייט עלעקטרע, איר מוזן פֿאַרשטיין די קראַנט-וואָולטידזש שייכות און אַרבעט פּרינציפּ פון זונ - סעלז.

ספּעקטראַל ילומאַניישאַן פון זונשייַן:

די ענערגיע מקור פון זונ - סעלז איז זונשייַן, אַזוי די ינטענסיטי און ספּעקטרום פון אינצידענט זונשייַן באַשטימען די קראַנט און וואָולטידזש רעזולטאַט דורך די זונ - צעל. מיר ווייסן אז ווען א אביעקט ווערט געשטעלט אונטער דער זון, באקומט ער זונשיכט אויף צוויי אופנים, איינער איז דירעקט זונשייַן, און דער צווייטער איז דיפיוזע זונשייַן נאכדעם וואס עס איז צעשפרייט געווארן דורך אנדערע אביעקטן אויפן אויבערפלאך. אונטער נאָרמאַל צושטאנדן, דירעקט אינצידענט ליכט אַקאַונץ פֿאַר וועגן 80% פון די ליכט באקומען דורך אַ זונ צעל. דעריבער, אונדזער פאלגענדע דיסקוסיע וועט אויך פאָקוס אויף דירעקט ויסשטעלן צו זונשייַן.

די ינטענסיטי און ספּעקטרום פון זונשייַן קענען זיין אויסגעדריקט דורך ספּעקטרום ירראַדיאַנס, וואָס איז די ליכט מאַכט פּער אַפּאַראַט ווייוולענגט פּער אַפּאַראַט שטח (וו/㎡ום). די ינטענסיטי פון זונשייַן (W/㎡) איז די סאַכאַקל פון אַלע ווייוולענגטס פון ספּעקטרום ילומאַניישאַן. די ספּעקטרום באלויכטונג פון זונשייַן איז שייַכות צו דער געמאסטן שטעלע און דער ווינקל פון דער זון רעלאַטיוו צו דער ערד ס ייבערפלאַך. דאָס איז ווייַל די זונשייַן וועט זיין אַבזאָרבד און צעוואָרפן דורך די אַטמאָספער איידער ער דערגרייכן די ערד ס ייבערפלאַך. די צוויי סיבות פון שטעלע און ווינקל זענען בכלל רעפּריזענטיד דורך די אַזוי גערופענע לופט מאַסע (AM). פֿאַר זונ - ילומאַניישאַן, AMO רעפערס צו די סיטואַציע אין ויסווייניקסט פּלאַץ ווען די זון איז גלייַך שיינינג. זיין ליכט ינטענסיטי איז בעערעך 1353 וו / ㎡, וואָס איז בעערעך עקוויוואַלענט צו די ליכט מקור געשאפן דורך שוואַרץ גוף ראַדיאַציע מיט אַ טעמפּעראַטור פון 5800 ק. AMI רעפערס צו די סיטואַציע אויף דער ערד ס ייבערפלאַך, ווען די זון שיינינג גלייַך, די ליכט ינטענסיטי איז וועגן 925 וו/מ2. AMI.5 רעפערס צו די סיטואַציע אויף דער ערד ס ייבערפלאַך, ווען די זון איז אינצידענט אין אַ ווינקל פון 45 דיגריז, די ליכט ינטענסיטי איז וועגן 844 וו/מ2. AM 1.5 איז בכלל געניצט צו פאָרשטעלן די דורכשניטלעך ילומאַניישאַן פון זונשייַן אויף דער ערד ס ייבערפלאַך. זונ צעל קרייַז מאָדעל:

ווען עס איז קיין ליכט, אַ זונ צעל ביכייווז ווי אַ פּן קנופּ דייאָוד. די קראַנט-וואָולטידזש שייכות פון אַ ידעאַל דייאָוד קענען זיין אויסגעדריקט ווי

ווו I רעפּראַזענץ די קראַנט, V רעפּראַזענץ די וואָולטידזש, איז איז דער זעטיקונג קראַנט, און VT=KBT/q0, ווו KB רעפּראַזענץ די באָיצמאַן קעסיידערדיק, q0 איז די אַפּאַראַט עלעקטריק אָפּצאָל, און T איז די טעמפּעראַטור. אין צימער טעמפּעראַטור, ווט = 0.026 וו. עס זאָל זיין באמערקט אַז די ריכטונג פון די Pn דייאָוד קראַנט איז דיפיינד צו לויפן פון פּ-טיפּ צו n-טיפּ אין די מיטל, און די positive און נעגאַטיוו וואַלועס פון די וואָולטידזש זענען דיפיינד ווי די פּ-טיפּ וואָקזאַל פּאָטענציעל. מינוס די n-טיפּ וואָקזאַל פּאָטענציעל. דעריבער, אויב די דעפֿיניציע איז נאכגעגאנגען, ווען די זונ צעל איז ארבעטן, זייַן וואָולטידזש ווערט איז positive, זייַן קראַנט ווערט איז נעגאַטיוו, און די IV ויסבייג איז אין דער פערט קוואַדראַנט. לייענער מוזן זיין רימיינדיד דאָ אַז די אַזוי גערופענע ידעאַל דייאָוד איז באזירט אויף פילע גשמיות טנאָים, און פאַקטיש דיאָדעס וועט געוויינטלעך האָבן עטלעכע ניט-אידעאַל סיבות וואָס ווירקן די קראַנט וואָולטידזש שייכות פון די מיטל, אַזאַ ווי דור-רעקאָמבינאַטיאָן קראַנט, דאָ מיר וועלן ' ה דיסקוטירן עס פיל. ווען די זונ צעל איז יקספּאָוזד צו ליכט, עס וועט זיין פאָטאָסטראַנט אין די פּן דייאָוד. ווייַל די געבויט-אין עלעקטריק פעלד ריכטונג פון די פּן קנופּ איז פון n-טיפּ צו פּ-טיפּ, די עלעקטראָן-לאָך פּערז דזשענערייטאַד דורך די אַבזאָרפּשאַן פון פאָוטאַנז וועט לויפן צו די n-טיפּ סוף, בשעת די האָלעס וועלן לויפן צו די פּ. -טיפּ סוף. די פאָטאָקוררענט געשאפן דורך די צוויי וועט לויפן פון n-טיפּ צו פּ-טיפּ. בכלל, די פאָרויס קראַנט ריכטונג פון אַ דייאָוד איז דיפיינד ווי פלאָוינג פון פּ-טיפּ צו n-טיפּ. אין דעם וועג, קאַמפּערד מיט אַן אידעאל דייאָוד, די פאָטאָשטראָם דזשענערייטאַד דורך אַ זונ צעל ווען ילומאַנייטאַד איז אַ נעגאַטיוו קראַנט. די קראַנט-וואָולטידזש שייכות פון די זונ צעל איז די ידעאַל דייאָוד פּלוס אַ נעגאַטיוו פאָטאָקוררענט IL, וועמענס גרייס איז:

אין אנדערע ווערטער, ווען עס איז קיין ליכט, IL=0, די זונ צעל איז נאָר אַ פּראָסט דייאָוד. ווען די זונ צעל איז קורץ-קרייַז, דאָס הייסט V=0, איז דער קורץ-קרייַז קראַנט יסק=-יל. דאָס הייסט, ווען די זונ צעל איז קורץ-סירקויטעד, די קורץ-קרייַז קראַנט איז דער פאָטאָסטראַנט דזשענערייטאַד דורך אינצידענט ליכט. אויב די זונ צעל איז אָפֿן קרייַז, דאָס איז, אויב איך = 0, זייַן עפענען קרייַז וואָולטידזש איז:

פיגורע 2. עקוויוואַלענט קרייַז פון זונ - צעל: (אַ) אָן, (ב) מיט סעריע און יבערשליסן רעסיסטאָרס. עס מוזן זיין אונטערגעשטראכן דאָ אַז עפענען קרייַז וואָולטידזש און קורץ קרייַז קראַנט זענען צוויי וויכטיק פּאַראַמעטערס פון זונ - צעל קעראַקטעריסטיקס.

די מאַכט רעזולטאַט פון אַ זונ צעל איז דער פּראָדוקט פון קראַנט און וואָולטידזש:

דאָך, די מאַכט רעזולטאַט דורך די זונ צעל איז נישט אַ פאַרפעסטיקט ווערט. עס ריטשאַז די מאַקסימום ווערט אין אַ זיכער קראַנט וואָולטידזש אַפּערייטינג פונט, און די מאַקסימום רעזולטאַט מאַכט פּמאַקס קענען זיין באשלאסן דורך דפּ / דוו = 0. מיר קענען אַרויספירן אַז די רעזולטאַט וואָולטידזש ביי די מאַקסימום רעזולטאַט מאַכט פּמאַקס איז:

און דער רעזולטאַט קראַנט איז:

די מאַקסימום רעזולטאַט מאַכט פון די זונ צעל איז:

די עפעקטיווקייַט פון אַ זונ צעל רעפערס צו די פאַרהעלטעניש פון די זונ צעל קאַנווערטינג די מאַכט פּין פון די אינצידענט ליכט אין די מאַקסימום רעזולטאַט ילעקטריקאַל מאַכט, דאָס איז:

אַלגעמיינע מעזשערמאַנץ פון זונ - צעל עפעקטיווקייַט נוצן אַ ליכט מקור ענלעך צו זונשייַן מיט שטיפט = 1000 וו / ㎡.

עקספּערימענטאַללי, די קראַנט-וואָולטידזש שייכות פון זונ סעלז טוט נישט גאָר נאָכפאָלגן די אויבן טעאָרעטיש באַשרייַבונג. דאָס איז ווייַל די פאָטאָוואָלטאַיק מיטל זיך האט אַזוי גערופענע סעריע קעגנשטעל און יבערשליסן קעגנשטעל. פֿאַר קיין האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַל, אָדער דער קאָנטאַקט צווישן אַ האַלב-קאָנדוקטאָר און אַ מעטאַל, עס וועט ינעוואַטאַבלי זיין אַ גרעסערע אָדער ווייניקער קעגנשטעל, וואָס וועט פאָרעם די סעריע קעגנשטעל פון די פאָטאָוואָלטאַיק מיטל. אויף די אנדערע האַנט, קיין קראַנט וועג אנדערע ווי די ידעאַל פּן דייאָוד צווישן די positive און נעגאַטיוו ילעקטראָודז פון די פאָטאָוואָלטאַיק מיטל וועט פאַרשאַפן די אַזוי גערופענע ליקאַדזש קראַנט, אַזאַ ווי די דור רעקאָמבינאַטיאָן קראַנט אין די מיטל. , ייבערפלאַך רעקאָמבינאַטיאָן קראַנט, דערענדיקט ברעג אפגעזונדערטקייט פון די מיטל, און מעטאַל קאָנטאַקט דורכדרונג קנופּ.

וסואַללי, מיר נוצן שאַנט קעגנשטעל צו דעפינירן די ליקאַדזש קראַנט פון זונ - סעלז, דאָס איז, רש=V/ילעק. די גרעסערע די שאַנט קעגנשטעל איז, די קלענערער די ליקאַדזש קראַנט איז. אויב מיר באַטראַכטן די שלאָס קעגנשטעל Rs און די שאַנט קעגנשטעל Rsh, די קראַנט-וואָולטידזש שייכות פון די זונ צעל קענען זיין געשריבן ווי:

מיר קענען אויך נוצן בלויז איין פּאַראַמעטער, די אַזוי גערופענע פילונג פאַקטאָר, צו סאַמערייז ביידע די יפעקץ פון סעריע קעגנשטעל און יבערשליסן קעגנשטעל. דיפיינד ווי:

עס איז קלאָר ווי דער טאָג אַז די פילונג פאַקטאָר איז מאַקסימום אויב עס איז קיין סעריע רעסיסטאָר און די יבערשליסן קעגנשטעל איז ינפאַנאַט (קיין ליקאַדזש קראַנט). קיין פאַרגרעסערן אין סעריע קעגנשטעל אָדער פאַרקלענערן אין יבערשליסן קעגנשטעל וועט רעדוצירן די פילונג פאַקטאָר. אויף דעם וועג,. די עפעקטיווקייַט פון זונ סעלז קענען זיין אויסגעדריקט דורך דריי וויכטיק פּאַראַמעטערס: עפענען קרייַז וואָולטידזש וואָק, קורץ קרייַז קראַנט יסק און פילונג פאַקטאָר FF.

דאָך, צו פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייַט פון אַ זונ - צעל, עס איז נייטיק צו סיימאַלטייניאַסלי פאַרגרעסערן זייַן עפענען קרייַז וואָולטידזש, קורץ קרייַז קראַנט (דאָס איז, פאָטאָקוררענט) און פּלאָמבירן פאַקטאָר (דאָס איז, רעדוצירן סעריע קעגנשטעל און ליקאַדזש קראַנט).

עפֿענען קרייַז וואָולטידזש און קורץ קרייַז קראַנט: אויב משפטן פון די פריערדיקע פאָרמולע, די עפענען קרייַז וואָולטידזש פון די זונ צעל איז באשלאסן דורך די פאָטאָסטרעענט און די סאַטשערייטאַד צעל. פֿון דער פּערספּעקטיוו פון סעמיקאַנדאַקטער פיזיק, די עפענען קרייַז וואָולטידזש איז גלייַך צו די פערמי ענערגיע חילוק צווישן עלעקטראָנס און האָלעס אין די פּלאַץ אָפּצאָל געגנט. ווי פֿאַר די זעטיקונג קראַנט פון אַ ידעאַל פּן דייאָוד, איר קענען נוצן:

צו אויסדריקן. ווו q0 רעפּראַזענץ די אַפּאַראַט אָפּצאָל, ni רעפּראַזענץ די ינטרינסיק טרעגער קאַנסאַנטריישאַן פון די סעמיקאַנדאַקטער, ND און NA יעדער רעפּראַזענץ די קאַנסאַנטריישאַן פון די מענאַדעוו און די אַקסעפּטאָר, Dn און Dp יעדער רעפּראַזענץ די דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט פון עלעקטראָנס און האָלעס, די אויבן אויסדרוק איז אַסומינג n - דער פאַל ווו ביידע די טיפּ געגנט און די פּ-טיפּ געגנט זענען ביידע ברייט. אין אַלגעמיין, פֿאַר זונ סעלז ניצן פּ-טיפּ סאַבסטרייץ, די n-טיפּ שטח איז זייער פּליטקע, און די אויבן אויסדרוק דאַרף זיין מאַדאַפייד.

מיר דערמאנט פריער אַז ווען אַ זונ צעל איז יללומינאַטעד, אַ פאָטאָסטרעענט איז דזשענערייטאַד, און די פאָטאָשטראָם איז די פארמאכט-קרייַז קראַנט אין די קראַנט-וואָולטידזש שייכות פון די זונ צעל. דאָ מיר וועלן בעקיצער באַשרייַבן די אָנהייב פון די Photocurrent. די דזשענעריישאַן קורס פון קאַריערז אין אַפּאַראַט באַנד פּער אַפּאַראַט צייַט ( אַפּאַראַט m -3 s -1 ) איז באשלאסן דורך די ליכט אַבזאָרפּשאַן קאָואַפישאַנט, דאָס איז

צווישן זיי, α רעפּראַזענץ די ליכט אַבזאָרפּשאַן קאָואַפישאַנט, וואָס איז די ינטענסיטי פון אינצידענט פאָוטאַנז (אָדער פאָטאָן פלאַקס געדיכטקייַט), און R רעפערס צו די אָפּשפּיגלונג קאָואַפישאַנט, אַזוי עס רעפּראַזענץ די ינטענסיטי פון אינצידענט פאָטאָנס וואָס זענען נישט שפיגלט. די דריי הויפּט מעקאַניזאַמז וואָס דזשענערייט פאָטאָקוררענט זענען: די דיפיוזשאַן קראַנט פון מינאָריטעט טרעגער עלעקטראָנס אין די פּ-טיפּ געגנט, די דיפיוזשאַן קראַנט פון מינאָריטעט טרעגער האָלעס אין די n-טיפּ געגנט, און די דריפט פון עלעקטראָנס און האָלעס אין די פּלאַץ אָפּצאָל געגנט. קראַנט. דעריבער, די פאָטאָקוררענט קענען זיין בעערעך אויסגעדריקט ווי:

צווישן זיי, Ln און Lp יעדער פאָרשטעלן די דיפיוזשאַן לענג פון עלעקטראָנס אין די פּ-טיפּ געגנט און האָלעס אין די n-טיפּ געגנט, און איז די ברייט פון די פּלאַץ אָפּצאָל געגנט. סאַמערייזינג די רעזולטאַטן, מיר באַקומען אַ פּשוט אויסדרוק פֿאַר די עפענען קרייַז וואָולטידזש:

ווו Vrcc רעפּראַזענץ די רעקאָמבינאַטיאָן קורס פון עלעקטראָן-לאָך פּערז פּער אַפּאַראַט באַנד. דאָך, דאָס איז אַ נאַטירלעך רעזולטאַט, ווייַל די וואָולטידזש פון די עפענען קרייַז איז גלייך צו די פערמי ענערגיע חילוק צווישן עלעקטראָנס און האָלעס אין די פּלאַץ אָפּצאָל געגנט, און די פערמי ענערגיע חילוק צווישן עלעקטראָנס און האָלעס איז באשלאסן דורך די טרעגער דור און רעקאָמבינאַטיאָן קורס. .