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硅光电池特性研究实验.doc

上传人:woyaonulifacai 2022/3/30 文件大小:625 KB

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硅光电池特性研究实验.doc

文档介绍

文档介绍:硅光电池特性研究实验
【实验原理】
在p型硅片上扩散一层极薄的n型层,形成pn结,再在该硅片的上下两面各制一个电极(其中光照面的电极成“梳状”,并在整个光照面镀上增透膜,利于光的入射),这样就构成了硅光电池,如图(a)所示硅光电池特性研究实验
【实验原理】
在p型硅片上扩散一层极薄的n型层,形成pn结,再在该硅片的上下两面各制一个电极(其中光照面的电极成“梳状”,并在整个光照面镀上增透膜,利于光的入射),这样就构成了硅光电池,如图(a)所示。(b)。
当光照射在硅光电池的光照面上时,若入射光子能量大于硅的能隙时,光子能量将被半导体吸收,产生电子一空穴对。它们在运动中一部分重新复合,其余部分在到达pn结附近时受pn结内电场的作用,空穴向p区迁移,使p区显示正电性,电子向n区迁移,使n区带负电,因此在pn结上产生电动势。如果在硅光电池两端连接电阻,回路内就形成电流,这是硅光电池发生光电转换的原理。
硅光电池(以下简称光电池)的简化等效电路如图所示。
(1)在无光照时,光(生)电流,光电池可以简化为二极管如图。根据半导体理论,流经二极管的电流与其两端电压的关系符合以下经验公式
()
式中:β和是常数。
(2)有光照时,>o,光电池端电压与电流的关系为
()
由式(),可以得到以下结论:
①当外电路短路时,短路电流,光电流全部流向外电路。
②当外电路开路时,开路电压即,开路电压与短路电流满足对数关系;如果与光通量(或照度)有线性关系,则与光通量也满足对数关系。
由于二极管的分流作用,负载电阻愈大,光电池的输出电流愈小,实验可以证明这时输出电压却愈大。因此,在入射光能量不变化的情况下,要从光电池获取最大功率,负载电阻要取恰当的值。
【预****要求】
(1)通过预****了解硅光电池的工作原理,大致了解实验内容。
(2)写预****报告,按要求在数据记录纸上画好待填表格。
【实验报告要求】
记录实验过程,包括实验步骤、各种实验现象和数据处理等。
(2)分析各实验结果并要得到结论。可就实验中涉及的、你感兴趣的1~2个问题作较深入讨论。
(3)实验曲线可用计算机绘制(推荐用Excel软件),也可手画。
①用原始数据表的数据,画出InI~v曲线。如果是直线,计算和 (利用条件I>>),写出在没有光照情况下光电池的端电压(正向偏压)与电流之间的经验公式,由此可以间接验证经验公式()。
②利用数据表的数据,作出与光通量的关系曲线,设与1/L2的比系数等于1,由曲线得到什么结论?
③根据表,画出