硅光电池特性2资料精要.pptVIP

* 硅光电池特性的研究 掌握PN结形成原理及其工作机理 掌握硅光电池工作原理及其工作特性 掌握发光二极管的工作原理 实验目的 实验原理 一、PN结的形成及单向导电性 零偏 反偏 正偏 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区 PN结具有单向导电性。在PN结上加正向电压时，PN结电阻很低，正向电流较大，PN结处于正向导通状态；加反向电压时，PN结电阻很高，反向电流很小，PN结处于截至状态。 二 硅光电池的工作原理 硅光电池是一个大面积的光电二极管，它可把入射到它表面的光能转化为电能。当有光照时，入射光子将把处于介带中的束缚电子激发到导带，激发出的电子空穴对在内电场作用下分别漂移到N型区和P型区，当在PN结两端加负载时就有一光生电流流过负载。 光电池结构示意图 （1） PN结两端的电流： 光电池处于零偏时，V＝0，流过PN结的电流I＝Ip ；光电池处于反偏时（实验中取V ＝－5V），流过PN结的电流I ＝Ip-Is ，当光电池用作光电转换器时，必须处于零偏或反偏状态。 （2）光电流IP与输出光功率Pi之间的关系： R 为响应率，R 值随入射光波长的不同而变化，对不同材料制作的光电池R值分别在短波长和长波长处存在一截止波长。 光电池光电信号接收框图 三 发光二极管（LED）的工作原理 当某些半导体材料形成的PN结加正向电压时，空穴与电子在PN结复合时将产生特定波长的光，发光的波长与半导体材料的能级间隙Eｇ有关： λ＝h c / Eｇ 发光二极管输出光功率P与驱动电流I的关系： P = ηEp I/ e 本实验用一个驱动电流可调的红色超高亮度发光二极管作为实验用光源。 硅光电池特性实验框图 光电池光电信号接收框图 一、 硅光电池零偏和反偏时光电流与输入光信号关系特性测定 将硅光电池输出端连接到I / V转换模块输入端，将I / V转换模块输出端连接到数字电压表头的输入端，调节发光二极管静态驱动电流，分别测定光电池在零偏和反偏时光电流与输入光信号关系。按照下表记录数据。比较零偏和反偏时的两条曲线，求出光电池的饱和电流Is 。 实验内容 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 mA 零偏 36 83 133 183 234 286 337 389 440 490 541 591 640 689 737 786 832 877 924 反偏 37 84 134 185 237 289 242 294 445 497 548 598 648 698 746 795 843 888 935 Is 1 1 1 2 3 3 5 5 5 7 7 7 8 9 9 9 11 11 11 6.1 二.1、 硅光电池池输出拉接恒定负载时产出的光伏电压与输入光信号关系测定 将功能转换开关打到“负载”处，将硅光电池输出端连接恒定负载电阻和数字电压表，调节发光二极管静态驱动电流，测定光电池输出电压随输入光强度的关系曲线。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 mA 10 0069 0157 0250 0345 0441 0538 0635 0732 0828 0924 1019 1112 1205 1296 1387 1475 1564 1652 1735 20 0146 0328 0520 0718 0916 1114 1314 1508 1708 1903 2088 2268 2432 2575 2700 2805 2892 2966 3025 30 0206 0471 0750 1033 1318 1606 1886 2147 2374 2558 2696 2801 2885 2951 3003 3051 3092 3127 3159 50 0342 0784 1245 1707 2130 2454 2662 2798 2896 2971 3031 3079 3122 3158 3190 3218 3244 3268 3290 70 0478 1094 1722 2256 2573 2756 2873 2957 3023 3076 3121 3160 3193 3223 3249 3274 3296