9硅光电池特性的研究

实验九硅光电池特性的研究光电池是一种很重要的光电探测元件，它不需要外加电源而能直接把光能转换成电能.光电池的种类很多，常见的有硒，锗，硅，砷化稼等.其中最受重视的是硅光电池，因为它有一系列优点：性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等.同时，硅光电池的光谱灵敏度与人眼的灵敏度较为接近，所以很多分析仪器和测量仪器常用到它.本实验仅对硅光电池的基本特性和简单应用作初步的了解和研究.【实验目的】1.研究硅光电池的主要参数和基本特性：2.利用硅光电池设计一项具体应用.【实验原理】1.硅光电池的照度特性硅光电池是属于一种有PN结的单结光电池.它由半导体硅中渗入一定的微量杂质而制成.当光照射在PN结上时，由光子所产生的电子与空穴将分别向P区和N区集结，使PN结两端产生光生电动势.这一现象称为光伏效应.(1)硅光电池的短路电流与照度关系当光照射硅光电池时，将产生一个由N区流向P区的光生电流h,同时由于PN结二极管的特性，存在正向二极管管电流D,此电流方向从P区到N区，与光生电流相反，因此实际获得电流I为I=1p-1=p%eX灯(1)式中V为结电压，6为二极管反向饱和电流，Im是与入射光的强度成正比的光生电流，其比例系数与负载电阻大小以及硅光电池的结构和材料特性有关.为理想系数是表示PN结特性的参数，通常在1-2之间，q为电子电荷，为波尔茨曼常数，T为绝对温度.在一定照度下，当光电池被短路（负载电阻为零），V=0,由(1)式可得到短路电流Isc =Iph(2)硅光电池短路电流与照度特性见图1.(2)硅光电池的开路电压与照度关系当硅光电池的输出端开路时，I=0,由(1)与(2)式可得开路电压(3)-47-