Фотоприёмники и солнечные батареи

ФОТОПРИЁМНИКИ И
СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ
• Фотодио́д — приёмник оптического излучения, который
преобразует попавший на его фоточувствительную
область свет в электрический заряд за счёт процессов в pn-переходе.
Принцип работы:
В фотодиодах на основе p-n - переходов используется эффект разделения на
границе электронно-дырочного перехода созданных оптическим излучением
неосновных неравновесных носителей.
Фотодиод на неосновных носителях.
•
В состоянии равновесия уровень Ферми F должен быть один и тот же
во всей системе. Высота потенциального барьера, образованного на
границе двух полупроводников будет равна разности
термодинамических работ выхода. В условиях термодинамического
равновесия в p-n-переходе существуют четыре компоненты тока. Две из
них дрейфовые, две - диффузионные, каждая из которых образована
неосновными и основными носителями заряда. Таким образом, в
состоянии равновесия суммарный ток, обусловленный
диффузионными jpD, jnD и дрейфовыми jnE, jpE токами электронов и
дырок, должен быть равен нулю.
Фотодиод может работать в двух режимах:
• фотогальванический — без внешнего напряжения
• фотодиодный — с внешним обратным напряжением
Энергетическая диаграмма p-n-перехода. a) Состояние равновесия b) При
приложенном прямом напряжении c) При приложенном обратном
напряжении
•
При воздействии квантов излучения в базе происходит генерация
свободных носителей, которые устремляются к границе p-nперехода. Ширина базы (n-область) делается такой, чтобы дырки не
успевали рекомбинировать до перехода в p-область. Ток фотодиода
определяется током неосновных носителей — дрейфовым током.
Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения
носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода Cp-n
• Обозначение на схемах:
Особенности:
-простота технологии изготовления и структуры
-сочетание высокой фоточувствительности и быстродействия
-малое сопротивление базы
-малая инерционность
Характеристики фотодиодов:
• Вольт- амперная характеристика (ВАХ)
• Спектральные характеристики
• Световые характеристики
• Постоянная времени
• Темновое сопротивление
• Инерционность
ПАРАМЕТРЫ:
Чувствительность
Шумы
Солнечная батарея
• Фотодиод, работа которого основана на фотовольтаическом эффекте
(разделение электронов и дырок в p- и n- области, за счёт чего
образуется заряд и ЭДС), называется солнечным элементом.
Солнечная батарея — бытовой термин, используемый в разговорной речи или ненаучной
прессе. Обычно под термином «солнечная батарея» подразумевается несколько объединённых
фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо
преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
Использование
• Микроэлектроника
• Энергообеспечение зданий
• Использование в космосе
• Электромобили