Читальный зал -->  Солнечные элементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

физических параметров перехода по результатам емкостных измерений, исследованы достаточно подробно [Goodman, 1963; Gossick, 1964; Grove, 1967].

2.2.2. Диффузионный механизм протекания тока в гомопереходах с р - н п-областями бесконечно большой и конечной толщины

В том случае, когда протекание тока обусловлено инжекцией и диффузией носетелей заряда в квазинейтральных областях, при выводе уравнения вольт-амперной характеристики перехода обычно опираются на след)тощие предположения:

1. Концентрация носителей заряда описывается распределением Больцмана.

2. Рассматривается резкий переход с четко определенными границами обедненного слоя.

3. Внутри обедненного слоя носители заряда в каждой из энергетических зон находятся в состоянии устойчивого теплового равновесия, т. е. при X = х и X =Хр концентрации носителей характеризуются их равновесными значениями.

4. Генерация и рекомбинация носителей в обедненном слое отсутствуют.

При выполнении этих усповий положение квазиуровней Ферми Е и Ерр внутри обедненного слоя при прямом напряжении смещения V можно считать неизменным, таким, что qV = Ер - Ерр. Граничное условие, например, при х = Хр можно получить из уравнения для произведения концентраций носителей

ПрРр = л- ехр {Ер - Ерр)1(кТ).

Поскольку Рр PpoN, справедливо соотношение

Пр {п]lN)txp{qVI{kT)) = Про exp{qV/{kT)). (2.9)

Полагают, что перенос электронов обусловлен исключительно их диффузией в квазинейтральной области р-типа с последующей рекомбинацией. Для получения уравнения вольт-амперной характеристики решают уравнение переноса (1.14) для квазинейтральной области р-типа при использовании граничного условия (2.9).

Выбирая граничное условие на поверхности х=Хр, полагают, что Пр Про при X Хр (это справедливо при \Хр -Хр\ > L *), и, решая уравнение переноса по существу таким же способом, как и при нахождении фототока, получают соотношение

inp - Про) = Про [exp{qV/{kT))- 1] ехр1-(Хр х)1(0 т ) ] (2.10) (здесь положительные значения х соответствуют л-области).

* Диод, у которого толщина базовой области значительно больше L (или Lp), называют диодом с толстой базой.

2

Ппп-Nj,

ZOO 1S0 100 so 0 0 Z k s

X,MKH-

ZOO ISO 100 50 X, MKM

0 0

Z h S

X, MKM-

Рис. 2.5. Координатные зависимости в диоде Шокли концентраций носителей заряда при отсутствии смещения (сплошные линии) и прямом напряжении смещения К = 0,5 В (штриховые линии) (о), а также координатные зависимости плотиосгей токов при К = 0,5 В (б).

Расчеты выполнены при = 25 см/с, 7. = 50 мкм. Dp = 4 см/с и Lp = 3,2 мкм для образца полу бес конечной толщины; влияние поверхности не учитывалось; следует обратить внимание на различный масштаб оси дс для кваэннейтралы1ых областей п- и р-типов проводимости; для наглядности толщина обедненного слоя значительно увеличена

Поскольку перенос носителей заряда обусловлен их диффузией, J (x)=qD dnp/dx = [qnpo(D /T yi] [sxp(qV/(kT))- 1] х exp[-(Xp-x)lL ]. (2.11)

Все носители заряда, поступающие в квазинейтральную область р-типа, должны пересечь плоскость х=Хр, поэтому расчет Jn(xp) связан с интегрированием уравнения (2.1):

Jn=Jn(Xp)= lq{D /T ylnj/NA][cxp(qVKkT))- 1]. (2.12)

Аналогичным способом описывается диффузионный процесс переноса дырок в квазинейтральной л-области. Полный ток, проходящий через переход, можно представить в виде

J=qn] [ (D !Т У/УМА + (Ор1трУ/уМи] [expiqV/ikT)) - 1]. (2.13)

Кривые пространственного распределения л, р, / и Jp для данной модели диода представлены на рис. 2.5 *.

Уравнение вольт-амперной характеристики перехода при справедливости предположений о равенстве нулю электрического поля и суммарной плотности заряда в квазинейтральной области было уже проанализировано [Sah е. а., 1957]. Более точное решение задачи, не ограниченное многими из принятых здесь допущений, найдено численными методами [De Mari,

* Заметим, что (£> /т )*/ =D /L =L /t .

Рис. 2.6. Зависимости JonUoon ° параметра y/Lft при различных значениях SfiL/Drt, характеризующие влияние поверхностной рекомбинации на плотность тока насыщения Jon диода:

i - 0; 2 - 0,01; 3- 0,1; 4- 1; 5-10; 7-оо; величина/ооп =9(пДп)/ *п]1А - плотность тока насыщения при бесконечно большой толщине поглощающего слоя; У = \хр-Хр\

1968], а полученные результаты представлены в виде кривых распределения Ер, Ер, л и р по

толщине злемента.

В том случае, когда толщины квазинейтральных областей сравнимы с диффузионной длиной неосновных носителей заряда, процесс

протекания тока подвержен влиянию рекомбинации носителей заряда на фронтальной и тьшьной поверхностях элемента. Допустим, что плотность тока при дс = дсопределяется скоростью поверхностной рекомбинации S . Для того чтобы найти плотность тока неосновных носителей, мы, как и прежде, воспользуемся уравнением переноса, но в сочетании с граничным условием

УА/7

/(дср) = qD (dn/dx) I = q [пр (хр) - Про] S ,

(2.14)

применявшимся при расчете фототока, генерируемого в поглощающем слое конечной толщины. Решение алгебраического уравнения оказывается довольно простым, и получаемое выражение для плотности тока электронов, инжектируемых в р-область толщиной = дср - Хр\, имеет вид

/ =/ [expiqVlikT)) Здесь

Jon=q

Я) У1)

Un / \ 4/

iS L lD ) ch(y/L ) + shO/£ )

(.S L /D )sii(y/L ) + ch(v/L )

(2.15)

Уравнение для плотности дырочного тока имеет аналогитаую форму [сравнить с (1.22)]. Следует отметить, что (2.12) и (2.15) отличаются друг от друга лишь множителем, заключенным в квадратные скобки, значения которого приведены графически на рис. 2.6.

Толщина слоя квазинейтральной области, в котором поверхностная реком&шация оказывает воздействие на процесс протекания тока, не превышает нескольких значений L . При y/L > 1,5 множитель в квадратных скобках приблизительно равен единице и влияние поверхности

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.