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10. 4 半导体的光生伏特效应
1
2
若以I表示通过pn 结
的总正向电流,则:
qV
I I −I I [exp( ) −1] −I
F L s L
kT
3
4
kT I
V ln( L +1
oc )
q I s
V 随光照强度成
oc
对数式增大,而
Isc则线性地上升。
5
短路电流
短路电流问题就是光照条件下界面两侧的过剩少子分
布问题。
设结离开表面的距离,即结深为d 。为简单计,略
去空间电荷区宽度。为方便起见,把结的位置设为
x=0 。于是,两侧关于少子的方程为:
2
G x +D d ∆n −∆n x (6-7-3)
( ) n 2 0, 0
dx τ
2
d ∆p ∆p
G x +D − x
( ) p 2 0, 0 (6-7-4)
dx τ
G(x)为单位体积光产生率。
我们将只在x0 的范围内(设为p 区)对∆n求解方程。
在光的透入深度λ显著大于结深d, 并且结深dLn
时, 能形成短路电流的光生载流子主要在x 0的范
围内,所得结果应能反映实际短路电流的大小。
Si 作为间接禁带半导体, 吸收较弱。对于光子能量
不很高的光,透入深度可达10~100 µm量级;只要
结深约为µm左右, 应大体符合上述情形。
下面在考察光的衰变规律的基础上写出G(x) 。
设光垂直入射到表面。在x=0,即结的界面处, 光强
(单位时间通过单位截面积的光子数)为Jd 。设x 处的
光强为J(x) 。经过dx距离,光强的改变量为dJ=
−αJdx ,α称为吸收系数。由上式容易解出
x
−
−αx λ
J (x) J d e J d e
式中λ=1/α为光的衰减长度,即透入深度。
在一个光子产生一对电子空穴的情形下,−dJ/dx=αJ
即为产生速率G 。由上式,G(x)可写作
x x
− −
λ λ
G x αJ e G
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