光生伏打效应VIP专享VIP免费

光生伏打效应光生伏打效应是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。严格来讲，包括两种类型：一类是发生在均匀半导体材料内部；一类是发生在半导体的界面。虽然它们之间有一定相似的地方，但产生这两个效应的具体机制是不相同的。通常称前一类为丹倍效应[1]，而把光生伏打效应的涵义只局限于后一类情形。当两种不同材料所形成的结受到光辐照时，结上产生电动势。它的过程先是材料吸收光子的能量，产生数量相等的正﹑负电荷，随后这些电荷分别迁移到结的两侧，形成偶电层。光生伏打效应虽然不是瞬时产生的，但其响应时间是相当短的。1839年，法国物理学家A.E.贝克勒尔意外地发现，用两片金属浸入溶液构成的伏打电池，受到阳光照射时会产生额外的伏打电势，他把这种现象称为光生伏打效应。1883年，有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应。后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会产生光生伏打效应。光生伏打效应使得PN结两边出现电压，叫做光生电压。使PN结短路，就会产生电流。编辑本段原理半导体界面包括有:由于掺杂质不同而形成的P型区和N型区的界面,即PN结；金属和半导体接触的界面；不同半导体材料制成的异质结界面以及由金属－绝缘体－半导体组成的MIS系统的界面。在这些界面处都存在有一个空间电荷区,其中有很强的电场,称为自建电场。光照产生的电子－空穴对，在自建电场作用下的运动，就是形成光生伏打效应的原因。下面以PN结为例进一步具体说明。在PN结交界面处N区一侧带正电荷，P区一侧带负电荷，空间电荷区中自建电场的方向自N区指向P区。由于光照可以在空间电荷区内部产生电子－空穴对，它们分别被自建电场扫向N区和P区,就如同有一个电子由P区穿过空间电荷区到达N区,形成光致电流。在空间电荷区附近一定范围内产生的电子－空穴对，只要它们能通过扩散运动到达空间电荷区,同样可以形成光致电流,光照产生的电子和空穴扩散运动所能走的距离为扩散长度。光致电流使N区和P区分别积累了负电荷和正电荷，在PN结上形成电势差,引起方向与光致电流相反的N结正向电流。当电势差增长到正向电流恰好抵消光致电流的时候，便达到稳定情况，这时的电势差称为开路电压。如果PN结两端用外电路连接起来，则有一股电流流过，在外电路负载电阻很低的情况，这股电流就等于光致电流，称为短路电流。编辑本段应用当前，光生伏打效应主要是应用在半导体的PN结上，把辐射能转换成电能。大量研究集中在太阳能的转换效率上。理论预期的效率为24％。由于半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。光生伏打效应-正文由光照引起电动势的现象。严格来讲，包括两种类型：一类是发生在均匀半导体材料内部；一类是发生在半导体的界面。虽然它们之间有一定相似的地方，但产生这两个效应的具体机制是不相同的。通常称前一类为丹倍效应，而把光生伏打效应的涵义只局限于后一类情形。半导体界面包括有:由于掺杂质不同而形成的P型区和N型区的界面,即PN结；金属和半导体接触的界面；不同半导体材料制成的异质结界面以及由金属－绝缘体－半导体组成的MIS系统的界面。在这些界面处都存在有一个空间电荷区,其中有很强的电场,称为自建电场。光照产生的电子－空穴对，在自建电场作用下的运动，就是形成光生伏打效应的原因。下面以PN结为例进一步具体说明。在PN结交界面处N区一侧带正电荷，P区一侧带负电荷，空间电荷区中自建电场的方向自N区指向P区。由于光照可以在空间电荷区内部产生电子－空穴对，它们分别被自建电场扫向N区和P区,就如同有一个电子由P区穿过空间电荷区到达N区,形成光致电流。在空间电荷区附近一定范围内产生的电子－空穴对，只要它们能通过扩散运动到达空间电荷区,同样可以形成光致电流,光照产生的电子和空穴扩散运动所能走的距离为扩散长度。光致电流使N区和P区分别积累了负电荷和正电荷，在PN结上形成电势差,引起方向与光致电流相反的N结正向电流。当电势差增长到正向电流恰好抵消光致电...