Темновая вольт-амперная характеристика
Cтраница 1
Прямая темновая вольт-амперная характеристика описывается уравнением Шокли, причем у элементов площадью 0 08 см2 диодный коэффициент равен 1 6, а обратный ток насыщения - 2 - 10 - п А. При таком уровне освещенности напряжение холостого хода элементов, равное 0 32В, не зависит от интенсивности света Я, тогда как ток короткого замыкания меняется по линейному закону при вариациях Я. [1]
Сравнение полученных экспериментально темновых вольт-амперных характеристик с теоретическими, построенными в соответствии с выражением ( 6 - 1), показывает, что у большинства фотодиодов линейный участок темновой вольт-амперной характеристики не параллелен оси напряжений, а величина темнового тока возрастает с увеличением приложенного напряжения. [2]
Благодаря линейности световых, темновых и вольт-амперных характеристик фоторезисторов в широком диапазоне ( от 2 до 200000 гц) они находят большое применение в фотоэлектрических устройствах. [3]
При наличии освещения темновая вольт-амперная характеристика смещается вниз на значение плотности фототока / без изменения формы, как это показано на рис. 3.1. Полученная идеализированная характеристика является результатом применения принципа суперпозиции. [4]
Приведенные результаты исследований темновых вольт-амперных характеристик позволяют сделать некоторые выводы. Во-первых, для стабилизации области пространственного заряда необходимо присутствие кислорода. Коэффициент вы-прямлепия непосредственно связан с наличием кислорода. Если алюминиевые электроды были подвергнуты поверхностному окислению на воздухе, то изолирующий слой А1ЙОВ не позволяет объяснить эффект выпрямления. Элементы, образованные двумя одинаковыми электродами из благородного металла ( например, Au / PcM / Au), обладают выпрямляющим действием, когда в органическом материале наблюдается неравномерное распределение кислорода. Во-вторых, в органическом материале слой пространственного заряда несомненно образуется. [5]
Сравнение полученных экспериментально темновых вольт-амперных характеристик с теоретическими, построенными в соответствии с выражением ( 6 - 1), показывает, что у большинства фотодиодов линейный участок темновой вольт-амперной характеристики не параллелен оси напряжений, а величина темнового тока возрастает с увеличением приложенного напряжения. [6]
Полный ток, проходящий через элемент, представляет собой сумму диффузионной, рекомбинационно-генерационной и шунтирующей составляющих, которые обычно рассматривают независимо друг от друга. На рис. 2.13 представлены темновые вольт-амперные характеристики идеализированного гомогенного перехода в Si при различных механизмах протекания тока. [7]
Мы остановимся кратко на вопросе электрохимической стабильности диэлектрического слоя и его границы раздела с полупроводником. Эффекты старения в некоторых приборах, приводящие к изменению со временем темновых вольт-амперных характеристик и фоточувствительности, вероятно, вызваны диффузией кислорода, проникающего через металл в слой диэлектрика. [8]
Гандхи и др. ( 12, 14 ] установили, что солнечные элементы с барьером Шоттки имеют по существу аналогичные характеристики. Значения их диодного коэффициента равны 2 7 и 1 3 соответственно при низких и высоких прямых напряжениях смещения. Концентрация носителей, определенная с помощью вольт-фарадных характеристик ( при обратном напряжении смещения), составляет 6 - Ю16 см-3. Особенности темновых вольт-амперных характеристик можно объяснить, предположив, что протекание тока обусловлено рекомбинацией носителей заряда на границах зерен. Однако, поскольку в процессе осаждения пленки в область границ зерен внедряется большое количество примеси, их влияние на процесс собирания носителей оказывается несущественным. Эффект шунтирования перехода границами зерен, приводящий к увеличению обратного тока насыщения, ослабляется благодаря их пассивации посредством избирательного анодирования. Авторами работ ( 12, 14 ] отмечено существование зависимости фототока от напряжения смещения, что может быть вызвано рекомбинацией носителей на энергетических состояниях в области границы раздела металла и полупроводника. [9]
Чу и Сингх [21] установили, что пассивация границ зерен с помощью сильного легирования способствует улучшению тем-новых вольт-амперных характеристик солнечных элементов на основе пленок Si, нанесенных на подложки из металлургического кремния посредством химического осаждения из паровой фазы. Авторами также отмечено, что параметры как прямых, так и обратных вольт-амперных характеристик солнечных элементов со структурой я Si - p - Si - металлургический кремний значительно превосходят соответствующие параметры элементов со структурой я Si - p - Si - металлургический кремний, причем улучшение свойств перехода сопровождается улучшением фотоэлектрических характеристик. Основываясь на результатах измерений тока, наведенного электронным лучом, и вольт-амперных характеристик, Сигер и др. [30] приходят к выводу о том, что насыщение границ зерен поликристаллических солнечных элементов водородом оказывает благоприятное влияние на их параметры. Гидрогенизация элементов позволяет заметно улучшить темновые вольт-амперные характеристики ( см. рис. 5.3) и очень существенно понизить обратный ток. [10]
 |
Спектральная зависимость коэффициента собирания Q носителей заряда в солнечном элементе на основе a - Si. Н с р - i - / г-структурой 1-го типа. [11] |
На рис. 6.9 показана кривая спектральной зависимости коэффициента собирания носителей заряда в солнечных элементах с р - i - я-структурой первого типа. Наблюдаемое уменьшение коэффициента собирания в коротковолновой области вызвано главным образом потерями излучения вследствие его поглощения в верхнем легированном слое. Диодный коэффициент освещенных элементов с р - i - / г-структурой равен - 1 1 [39], что свидетельствует о слабой рекомбинации носителей в области перехода. Несмотря на то что световые характеристики элементов на основе a - Si: Н б лизки к идеальным, их темновые вольт-амперные характеристики оказываются плохими. [12]
Такие допущения позволили пренебречь электрическим полем в областях р и п и считать, что ток обусловлен только диффузией электронов и дырок. Кр, электрическое поле в р-п переходе становится таким, что энергия, приобретенная электроном на длине свободного пробега, оказывается достаточной, чтобы вырвать новый электрон, связанный до этого с атомом. Вырванные электроны ускоряются полем и в свою очередь вырывают новые электроны. Происходит лавинообразный процесс нарастания тока, который может привести к гибели р-п перехода. Практически фотодиод никогда не подвергается действию напряжения, превышающего или равного критическому. Поэтому можно считать, что темновая вольт-амперная характеристика фотодиода есть прямая, параллельная оси напряжений. [13]
Было найдено, что электрод, в непосредственной близости от которого генерируются дырки, инжектирует электроны в пленку. Это обусловливает следующие эффекты. Наблюдается импульс движения генерированных дырок без приложения внешнего тянущего поля благодаря полю пространственного заряда инжектированных электронов. Из-за образования пространственного заряда генерированные электроны не выходят в объем образца и сигнал от их движения отсутствует. При расширении слоя генерации увеличивается доля вышедших в объем дырок, так как концентрация электронов уменьшается по мере удаления от электрода. Темновые вольт-амперные характеристики имеют вид, типичный для выпрямляющего контакта. Все приведенное выше указывает на повышенную концентрацию электронов в приэлектродном слое. Рекомбинация дырок с электронами, имеющими повышенную концентрацию, конкурирует с выходом дырок в объем кристалла, чем и объясняется увеличение числа вышедших дырок по линейному закону при возрастании электрического поля. При небольших напряженностях тянущего поля дырки за время прохода к коллекторному электроду успевают попасть в ловушки. [14]
Страницы: 1