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硅光电池是什么_硅光电池的结构及工作原理_硅光电池的电路分析

2018年01月24日 14:34 鸿运国际网 作者: 用户评论(0

  硅光电池是什么

  硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单,核心部分是一个大面积的PN 结,把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路,当二极管的管芯(PN结)受到光照时,你就会看到微安表的表针发生偏转,显示出回路里有电流,这个现象称为光生伏特效应。硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多,所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。

  硅光电池的结构及工作原理

  硅光电池的构造  

        利用硅片制成PN结,在P型层上贴一栅形电极,N型层上镀背电极作为负极。电池表面有一层增透膜,以减少光的反射。由于多数载流子的扩散,在N型与P型层间形成阻挡层,有一由N型层指向P型层的电场阻止多数载流子的扩散,但是这个电场却能帮助少数载流子通过。当有光照射时,半导体内产生正负电子对,这样P型层中的电子扩散到PN结附近被电场拉向N型层,N型层中的空穴扩散到PN结附近被阻挡层拉向P区,因此正负电极间产生电流;如停止光照,则少数载流子没有来源,电流就会停止。硅光电池的光谱灵敏度最大值在可见光红光附近(800nm),截止波长为1100nm。图2表示硅光电池灵敏度的相对值。   图1 硅光电池构造   硅光电池是什么_硅光电池的结构及工作原理_硅光电池的电路分析 图2  硅光电池的光谱灵敏度   硅光电池是什么_硅光电池的结构及工作原理_硅光电池的电路分析   使用时注意,硅光电池质脆,不可用力按压。不要拉动电极引线,以免脱落。电池表面勿用手摸。如需清理表面,可用软毛刷或酒精棉,防止损伤增透膜。   硅光电池是一种能将光能直接转换成电能的半导体器件,其结构如图所示。它实质上是一个大面积的半导体PN结。硅光电池的基体材料为一薄片P型单晶硅,其厚度在0.44mm以栅状电极下,在它的表面上利用热扩散法生成一层N型受光层,基体和受光层的交接处形成PN结。在N型受光层上制作有栅状负电极,另外在受光面上还均匀覆盖有抗反射膜,它是一层很薄的天蓝色一氧化硅膜,可以使电池对有效人射光的吸收率达到90%以上,并使硅光电池的短路电流增加25%-30%。    硅光电池是什么_硅光电池的结构及工作原理_硅光电池的电路分析  硅光电池结构示意图   以硅材料为基体的硅光电池,可以使用单晶硅、多晶硅、非晶硅来制造。单晶硅光电池是目前应用最广的一种,它有2CR和2DR两种类型,其中2CR型硅光电池采用N型单晶硅制造,2DR型硅光电池刚采用P型单晶硅制造。   硅光电池的工作原理是光生伏特效应。当光照射在硅光电池的PN结区时,会在半导体中激发出光生电子一空穴对。PN结两边的光生电子一空穴对,在内电场的作用下,属于多数载流子的不能穿越阻挡层,而少数载流子却能穿越阻挡层。结果,P区的光生电子进入N区,N区的光生空穴进入p区,使每个区中的光生电子一空穴对分割开来。光生电子在N区的集结使N区带负电,光生电子在p区的集结使P区带正电。P区和N区之间产生光生电动势。当硅光电池接人负载后,光电流从P区经负载流至NE,负载中即得到功率输出。   硅光电池是什么_硅光电池的结构及工作原理_硅光电池的电路分析

  硅光电池的电路分析

  硅光电池是什么_硅光电池的结构及工作原理_硅光电池的电路分析    如图所示,用两个性能相近的硅光电池作光接受器件,当入射光通量相同时Vo=0,行机构按预定的方式工作。当光路系统略有偏差时,两个硅光电池接收到的光通量发生变化,此时Vo≠0,这一差动输出信号经过放大即可带动执行机构(例如微型电机)对系统状态进行纠正,直到Vo=0为止,从而达到跟踪的目的。
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( 发表人:邓佳佳 )

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