第五章PN结电容——交流特性.ppt

**********************************************SemiconductorPhysics**图6-29SemiconductorPhysics**★隧道结的I-V特性正向电流一开始就随正向电压的增加而迅速上升,达到一个极大,(峰值电流Ip,峰值电压Vp)随后,电压增加,电流反而减少,达到一个极小,(谷值电流Iv,谷值电压Vv)在Vp到Vv的电压范围内,出现负阻特性.当电压大于谷值电压后,电流又随电压而上升SemiconductorPhysics**图6-27SemiconductorPhysics**0点—平衡pn结1点—正向电流迅速上升2点—电流达到峰值SemiconductorPhysics**3点—隧道电流减少,出现负阻4点--隧道电流等于05点—反向电流随反向电压的增加而迅速增加SemiconductorPhysics**§5p-n结的光生伏特效应(1)???p-n结的光生伏特效应(2)???光电池的伏安特性SemiconductorPhysics**★p-n结的光生伏特效应适当波长的光,照射到非均匀半导体上,由于内建场的作用,半导体内部可以产生电动势(光生电压)--光生伏特效应是内建场引起的光电效应.光生载流子在势垒区内的内建场的作用下,各自向相反方向运动,使p-n结两端产生光生电动势(p端电势升高,n端电势降低).SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**当P-N结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子（电子-空穴对）。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。SemiconductorPhysics**光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，即电子空穴对被内建电场分离。这导致在N区边界附近有光生电子积累，在P区边界附近有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡P-N结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。此电场使势垒降低，其减小量即光生电势差，P端正，N端负。SemiconductorPhysics**此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。SemiconductorPhysics**实际上，并非所产生的全部光生载流子都对光生电流有贡献。设N区中空穴在寿命τp的时间内扩散距离为Lp，P区中电子在寿命τn的时间内扩散距离为Ln。Ln+Lp=L远大于P-N结本身的宽度。故可以认为在结附近平均扩散距离L内所产生的光生载流子都对光电流有贡献。而产生的位置距离结区超过L的电子空穴对，在扩散过程中将全部复合掉，对P-N结光电效应无贡献。SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**★伏安特性光电池工作时,电流可分成三股:?光照产生的载流子越过势垒形成光生电流IL?光生电压作用下的pn结正向电流IF?流经外电路的负载电流I光生电压VSemiconductorPhysics**伏安特性:开路电压Voc:I=0,短路电流ISC:V=0,IF=0,I=ISC=IL输出功率:P=IVSemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**PN结作为光电器件的其他一些应用?光电二极管（光伏型光电探测器）?发光二极管（pn结注入发光）?激光二极管（pn结正向注