ауысуына диффундалады, нәтижесінде олар да п-аумағына түседі.
п-аумағында электрондардың шептік металдык байланысқа карай,
ішкі тізбектің ағысы жэне р-аумағындагы байланыска бағытталған
қозғалысы туындайды.
а)
б)
в)
9.4-сурет. Жарықтандыру кезіндегі р-п-ауысуының энергетикалық
зоналарынын диаграммалары: а - қысқа тұйықталу; б - бірлік жүріс;
в - кедергілік күштің қосылуы.
Байланыс шекарасында р облысы жаньшда фоторегенерациялан-
ған тесіктермен электрондар жақындағанда рекомбинацияланады.
Ашық сыртқы тізбекте р-п ауысуындағы фотоэлекгрондар п об-
лысына түскенде осы облыста жиналады жэне п облысын кері за-
рядтайды. Р облысында қалған тесікгер р облысын оң зарядтайды.
Осы кезде пайда болған потенциалдар айырмасы кернеудің бірлік
жүрісі болып табылады
Ц .
Полярлық
I/
р—
п — ауысуының тік ара-
ласуына сәйкес келеді.
Генерацияланған жарық ағынымен тасымалдағыш фототокты /
құрайды. / өлшемі фотогенерацияланған р-п ауысуындағы бірлік
уақытта өткен тасымалдығыш санына тең.
һ = Я т ~ .
(9.3)
п \
мұндағы,
д
- электрон зарядының өлшемі;
Ри -
монохроматты
сәулелену жұтылуының қуаты.
Жартылай өткізгіште
Һ
у
>Е
энергиямен әрбір жұтылған фотон
£
бір электрондық-тесік жұбын құрайды [
12
,
22
, 17, 52].
122
Бұл шарт Зі және ОаАз негізіндегі күн элементтеріне орын-
далады р-п ауысуы кезінде омдық нөлдік ішкі шығындар күн
элементінің қысқа тұйықталу режимі р-п ауысудың ауытқуының
нөлдік кернеуіне эквивалентті, сондықтан
I
қысқа тұйықталу тогы
фототокқа тең. (9.4 а-сурет)
/ =/.
к.з
ф
(9.4)
жүріс тәрпбінде р—
п
х х
туатын тікелеи ток -
іт
токтың абсолюттік мәні:
қаралық
Iт І0ехр
/
V
АкТ
\
Бұл жерде
І ^ » І 0
1
я
(9.5)
8 И ІЯ І1
х .х
ч
(9.6)
Щ
;
ч
I
мұндағы,
к -
Больцман тұрақтысы, 1,38-10'23 Дж/К=0,86 • 10
"4
эВ/К;
Т - абсолюттік температура, К; /. - қаныккан ток.
А - келесі заңдылықпен сызбаның эртүрлі
р-п
параметрі:
А = 0,434— Ди,
(
9
-
7
)
кТ
мұндағы, ДІІ Й жанама бойынша бір ретпен ток тығыздығының
өсімшесі (немесе токтың абсолюттік мэні) кезіндегі кернеу өсімшесі.
«Қарлық» ток неғізгі емес ток тасымалдаушыларының реком-
бинациясымен бірге алып келінеді. Рекомбинациялық акт кезінде
фотонның сәулеленуі
қыздыруга жұмсалады
123
9.3 Күн элементінің вольт-амперлік сипаттамасы
Жарықталған р—
п ауысуының вольт-амперлік сипаттамасы
үшін жалпыланған түйінін табайық. Ол үшін түрлендіргіш кер-
неу бар қоректену көзі қосылған деп алайық. Оң кернеулік кезінде
фототоктың ауытқуы р-п ауысуының «қаралық» тогынан алынады,
теріс кернеулік кезінде олармен бірге қосылады.
Вольт-амперлік сипаттамасы үшін келесі түрдегі формуланы
жазамыз:
Жүктеменің түрлендіргіш кедергісінің р-п ауысуға косьшуын
қарастырайық. Жүкгемедегі ток бағыты /^-тің бағытымен сәйкес
келеді, ал жүктеменің тогы р-п ауысуы аркылы нэтижеленген
1
Я
токқа тең.
Іф-тщ
бағыты оң деп алсақ, / н үшін:
мүндағы, ІІн— р-п ауысуындағы кернеуге тең жүктеменің кернеуі.
Бүл формула жарықталған р-п ауысуының вольт-амперлік си-
паттамасы н көрсетеді.
Жүктеменің ВАК(ВАХ) Арсенид-галлилік р-п- ауысуынын
жүктемелі ВАК-ы / ф=1 А болғанда фототок мэні 9.5-сызбасыңда
көрсетілген, осы суретте жүктеменің омдьщ кедергісінің ВАК-ы
көрсетілген.
Осы үшін
Ян =0,1
Ом,
Кн =1,026
Ом және
Ян =10 Ом.
Жүктемелі ВАК-ның белгілі параметрі жэне
V
мен / шамасы
/сн мэні берілген кезде 9.9 жэне 9.10-формулаларды біріктіріп шеш-
кенде жүйелі жуықтау әдісімен немесе 9.5-суретте көрсетілгендей
графикалық түрде анықтаймыз.
(9.8)
(9.9)
(9.10)
124
»
К
мэні аз болған жағдайда, графиктердің киылысуы жүктемелі
ВАК-ның көлденең аймағында болады, яғни фототокқа қарағанда
р-п ауысуы арқылы «қаралық» токқа әсері аз жүреді.
Кн
шамасының
ұлғаюына байланысты жүктеме арқылы ток кемиді. Себебі р-п
ауысуының ауытқуының тікелей өсуі жүктемені бұрмалайды [12,17,
34,46].
9.9-формуласына сәйкес жарықгалған р-п ауысуы 9.5 б-суретге
эквиваленттік схема"түрінде көрсетілген. Бүл жердегі ток көзі р-п
ауысуы кернеуіне тэуелді емес, түрақты фототоктың генерациясын
еліктіреді, ал диод жарықталмаған р-п ауысуын келтіреді. /?н-нің
түрлендірілуі кезінде фототок жүктеме мен р-п ауысуы арасында
біркелкі орналастырылады.
9.5-сурет. р-п ауысуының жүктемелі ВАК-ы ОаА$ ішінде және
Кя
сипатгамасынын мәндері 0,1 (1), 1,026 (2) және 10 Ом (3) (а)
жэне жүктеменің кедергісі бар жарықталған р-п ауысуының
эквивапенттік сүлбесі (б).
Қыска түйықгалу мен бос жүріс кезінде
Р—0,
себебі /н, немесе
і/и
нөлге тең.
Жүкгемеде
бөлінетін
электрлік
қуат
мына
формуламен
анықтал ады:
1 1 И
=
Ш
Ш
- №
е
х
р
З
Е
Л
(9.11)
V
А
к
Т
125
\
V
Достарыңызбен бөлісу: |
