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

CSem

Ocu,u/i/ioepaq)

-j ПояупроВодник -

Hii-

np(x,t)

		--- X

Рис. 1.2. Схема эксперимента Хайнса-Шокли по диффузии и дрейфу в электрическом поле пакета неосновных носителей заряда с бесконечно большим временем жизни, генерируемых в момент времени / = О (в), а также распределения концентра-

Тносителей Пр(х, Г) (б) и плотности тока Jnix, t) (в) по длине образца при = 0и <S<0

Процесс диффузии носителей заряда наглядно иллюстрирует следующий зксперимент [Haynes, Shockley, 1951]. В очень тонком слое полупроводниковой пластины (рис. 1.2) в момент времени t = 0 с помощью короткого светового импульса создают избыточные неосновные носители заряда (для возбуждения носителей можно использовать также и пучок злектронов). Избыточные злектроны с большой скоростью диффундируют за пределы зтого слоя, и процесс их перемещения описывается уравнением диффузии

/ = qD [Э (Пр - Про)1дх].

(1.3)

Здесь / - плотность электронного тока, а /) - коэффициент диффузии злектронов, связанный с подвижностью, определяемой из значений удельной проводимости, или, иначе, дрейфовой подвижностью носителей (л , соотношением Эйнштейна D = kTfi /q. Кроме того, при отсутствии в полупроводнике источников или стоков для носителей заряда (после выключения источника, возбуждающего носители) справедливо урав-

Heipte непрерывности

dnp/dt=V ! . (1.4)

Если напряженность электрического поля равна нулю, а время жизни носителей бесконечно велико, то решение уравнения (1.4) с учетом (1.3) для одномерного случая выражается через функцию ошибок [Sze, 1969]

Ир (х, t) = [iV/(47rZ) О/] ехр{-х- /(4Z) 0) + ро, (1 -5)

где Л - общее количество фотогенерированных носителей (по отношению к единичной площади) Графическое изображение Ир {х, i) и соответствующего электронного тока / {х, t), найденного с помощью (1.3), представлено на рис. 1.2.

Приложенное к полупроводнику слабое электрическое поле напряженностью % оказывает влияние ria процесс перемещения всего пакета неосновных носителей заряда таким образом, что помимо хаотического теплового движ№ия происходит направленное перемещение носителей с постоянной скоростью 11% - скоростью дрейфа в электрическом поле. Теперь в уравнение (1.5) вместо х следует подставить {х - у. % i). Подвижность неосновных носителей заряда, измеренная при наличии электрического поля, носит название дрейфовой подвижности, которая в свою очередь идентична той, которая определяется по удельной проводимости при р> п или п> р, г также при условии, что захвата носителей лову-шечяыми уровнями не происходит. В следующем параграфе будет рассмотрено уравнение переноса, в которое входят конечные значения времен жизни носителей.

1.3. ВЫВОД УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА

В общем случае плотность тока представляет собой сумму дрейфовой и диффузионной составляющих

J =h<7)u +<7Z) Vh; (1.6)

ip=pqyit-qDpVp. (1.7)

Уравнения (1.6) и (1.7) соответствуют электронному и дырочному токам, общая же плотность тока J = Jn + Jp. Для описания процесса переноса носителей заряда эти уравншия достаточно дополнить уравнениями непрерывности. Условия сохранения заряда в бесконечно малом обьеме полупроводника можно представить в следующем виде:

9p/ar+V.J = 0; (1.8)

dn/bt-V-J /q = G -U ; (1.9)

bp/dt+V-}p/q = Gp-Up. (1.10)

Поскольку в рассматриваемой модели в результате межзонных переходов генерируются электронно-дырочные пары, то G = Gp. Исходя из

условия сохранения электронейтральности (р = О и dp/dt = 0) и используя уравнения (1.8)-(1.10), можно показать, что

U = Up = (п-по)1тп= (р-Ро)1тр, (1.11)

где Ло и ро - концентрации носителей при тепловом равновесии. С помощью уравнений (1.6) и (1.7) получаем одномерные уравнения переноса

dn/dt =0 дп/Ъх +n ldn/dx+n ndSldx-(п-По)1т +С (х);

(1.12)

Ър/dt = Ордр/дх -fip £ Ър/Ъх - fippb&1дх-(р - Ро)1тр + Gp (х).

(1.13)

В общем случае эти уравнения необходимо решать совместно с уравнением Пуассона. Что касается солнечных элементов, то вследствие выполнения условий G = Gp yip> п (либо п>р) уравнения переноса для дырок и электронов, как правило, можно решать раздельно. Кроме того, в большинстве случаев мы полагаем, что система находится в стационарном состоянии (как и при определении времени жизни носителей), поэтому dn/dt = О, dp/dt = О и для нахождения концентрации неосновных носителей заряда достаточно решить одно из уравнений переноса, например

Dnd4p/dx +Ип dnp/dx - {пр - Про)1т +G(x) = О, (L 14)

которое справедливо для материала р-типа проводимости при выполнении соотношения р> п. Следует отметить, что при возможности раздельного решшия уравнений переноса слагаемое, в которое входит d S /dx, исключается. По данному вопросу опубликованы исчерпывающие сведения [Smith, 1968; Jonscher, 1960]. Уравнения переноса неосновных носителей заряда в стационарном и нестационарном состояниях получены для нескольких идеальных конфигураций источника зарядов и стока [Van Roosbroeck, 1955].

Если концентрация инжектируемых неосновных носителей заряда возрастает и становится сравнима с концентрацией основных носителей (это происходит при сильной облученности солнечным светом, превышающей стократную, или при высоком прямом напряжении смещения), то ранее полученное уравнение переноса теряет силу. Условия высокого уровня инжекции обсуждаются в 1.5.3.

Небольшие отклонения от условия сохранения электронейтральности образца могут наблюдаться при наличии переходного режима или при существгашой неоднородности скорости генерации. Последний эффект, приводящий к возиикновогаю так называемой ЭДС Дембера, обсуждается в 1.5.3. Здесь не учитывается также и эффект захвата носителей ловушечными уровнями.

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.