Содержание
- 3. Dear Vladimir, Last week I received the OAI (USA) one of the best Solar simulator (Class
- 4. Рис. 2. Место фотовольтаики среди других дисциплин Место среди других дисциплин
- 5. Три уровня описания взаимодействия света с веществом Современное производство широко использует различные оптические приборы и устройства
- 6. ОБЩАЯ СХЕМА применения полуклассического подхода Проблема ЭДС
- 7. Теоретическое описание свойств твердых тел Согласно современным представлениям, кристалл есть совокупность электрически заряженных частиц: электронов и
- 8. Ионная (электровалентная) – образуется при переносе валентных электронов с одного атома на другой и ста-билизируется электростатическим
- 9. Рис. 3. Упрощённая зонная диаграмма для проводников, полупроводников и диэлектриков
- 10. УРОВЕНЬ ФЕРМИ Граничная фермиевская энергия – уровень Ферми – максимальная энергия фермиевских частиц или квазичастиц (частиц,
- 11. Полупроводниковые соединения бывают собственные и примесные. Собственные полупроводники – полупроводники, в которых нет примесей. Собственная концентрация
- 12. Величина запрещённой зоны между зонами валентности и проводимости является ключевой величиной в зонной теории, она определяет
- 13. Из истории фотовольтаики В 1839 году Александр Беккерель наблюдал явление фотоэффекта в электролите. В 1873 году
- 14. Рис. 4. Схема эксперимента по исследованию фотоэффекта Фотоэффе́кт — это испускание электронов вещества под действием света
- 15. Законы фотоэффекта 1 закон фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на
- 16. Основные закономерности фотоэлектронной эмиссии Фотокатод — электрод вакуумного электронного прибора, непосредственно подвергающийся воздействию электромагнитных излучений и
- 17. Основные закономерности фотоэлектронной эмиссии состоят в следующем: 1) количество испускаемых электронов пропорционально интенсивности излучения; 2) для
- 18. Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее
- 19. Фотоэдс - электродвижущая сила, возникающая в полупроводнике при поглощении в нём электромагнитного излучения (фотонов). Появление фотоэдс
- 20. Фотопьезоэлектрический эффект - фотоэдс в однородном полупроводнике при одновременном одноосном сжатии и освещении. Фотоэдс в данном
- 21. Эффект Кикоина – Носкова. В полупроводнике, помещенном в магнитное поле и освещенном сильно поглощающимся светом так,
- 22. Диффузионная фотоэдс (эдс Дембера) - Объёмная фотоэдс в однородном полупроводнике, обусловленная неодинаковой генерацией в нём фотоносителей.
- 24. Скачать презентацию
Dear Vladimir,
Last week I received the OAI (USA) one of the
Dear Vladimir,
Last week I received the OAI (USA) one of the
- IV measurement
- temperature control and stabilization
- power meter and calibrated cell
- 0.2 to 1.2 SUN (continue and pulse)
- LabVIEW posibilities to be controled ...etc.
If your team need same measurements we will be ready to do it !
We can add also NOISE measurements with a Stanford Research system and LOW TEMPERATURES (8K to 325 K) with a JANIS USA system.
Yours DORU
Prof.dr. Doru Ursutiu
IAOE President
http://www.online-engineering.org
University "Transylvania" of Brasov
Str. Oltenia nr.2A
RO-500209, Brasov, Romania
Рис. 2. Место фотовольтаики среди других дисциплин
Место среди других дисциплин
Рис. 2. Место фотовольтаики среди других дисциплин
Место среди других дисциплин
Три уровня описания взаимодействия света с веществом
Современное производство широко
Три уровня описания взаимодействия света с веществом Современное производство широко
ОБЩАЯ СХЕМА
применения полуклассического подхода
Проблема ЭДС
ОБЩАЯ СХЕМА
применения полуклассического подхода
Проблема ЭДС
Теоретическое описание свойств твердых тел
Согласно современным представлениям, кристалл есть совокупность электрически
Теоретическое описание свойств твердых тел
Согласно современным представлениям, кристалл есть совокупность электрически
Существует два способа теоретического описания свойств твердых тел и явлений в них:
1 Твердое тело считают совокупностью отдельных атомов с заданными свойствами. А различные явления, протекающие в нем, рассматривают, исходя из атомных локальных процессов, «подправленных» за счет размещения атомов в кристаллической решетке. Каждый атом испытывает поляризацию во внешнем по отношению к нему поле. Вследствие взаимодействия атомов локальные возбуждения распространяются по твердому телу.
2 Важнейшей особенностью твердого тела считают объединение атомов в решетку с заданной структурой. И различные явления в твердом теле рассматривают на основе коллективных свойств твердого тела, его элементарных возбуждений. Общим для коллективных возбуждений кристалла является тот факт, что каждому состоянию в их энергетическом спектре соответствует определенное значение волнового вектора, тогда как место-положение состояния является неопределенным. В этом смысле они делокализованы. Такое (делокализованное) описание нахо-дим в зонной теории.
Ионная (электровалентная) – образуется при переносе валентных электронов с одного атома
Ионная (электровалентная) – образуется при переносе валентных электронов с одного атома
Ковалентная – образуется при обобществлении электронов парой соседних атомов (например, в кристалле алмаза или кремния). Понижение энергии в таком случае выражается обменными интегралами, поэтому ковалентное взаимодействие иногда называют обменным взаимодействием. Кратность ковалентной химической связи равна числу обобществленных электронных пар (если число пар равно 2 или 3, то химическую связь называют соответственно двойной или тройной).
В природе не существует чисто полярных или чисто валентных связей, можно лишь говорить о преимущественно ионном или ковалентном характере связи. Если химическая связь частично ионная, а частично – ковалентная, то ее называют
семиполярной.
В металлах реализуется – металлическая связь, которая обусловлена большой концентрацией электронов проводимости. Отрицательно заряженный «электронный газ» удерживает положительно заряженные ионы на определенных расстояниях друг от друга.
Основные типы химической связи:
Рис. 3. Упрощённая зонная диаграмма для проводников, полупроводников и диэлектриков
Рис. 3. Упрощённая зонная диаграмма для проводников, полупроводников и диэлектриков
УРОВЕНЬ ФЕРМИ
Граничная фермиевская энергия – уровень Ферми – максимальная энергия фермиевских
УРОВЕНЬ ФЕРМИ
Граничная фермиевская энергия – уровень Ферми – максимальная энергия фермиевских
Согласно статистике Ф-Д, в тв.теле в каждом энергетическом состоянии может находится не более одного электрона. При Т=0 электроны будут последовательно заполнять самые низкие возможные уровни энергии вплоть до некоторой максимальной энергии, зависящей от плотности электронов.
Вольт-амперная характеристика – зависимость тока от приложенного к элементу эл. цепи напряжения.
Если сопротивление элемента цепи не зависит от тока, то в.-а. х. – прямая линия, проходящая через начало координат (закон Ома). В полупроводниках в.-а. х. отклоняется от линейного закона из-за зависимости подвижности носителей заряда и их концентрации от эл поля.
Полупроводниковые соединения бывают
собственные и примесные.
Собственные полупроводники – полупроводники, в
Полупроводниковые соединения бывают собственные и примесные. Собственные полупроводники – полупроводники, в
Величина запрещённой зоны между зонами валентности и проводимости является ключевой величиной
Величина запрещённой зоны между зонами валентности и проводимости является ключевой величиной
Поскольку одним из основных механизмов передачи электрону энергии является тепловой, то проводимость полупроводников очень сильно зависит от температуры. Также проводимость можно увеличить, создав разрешенный энергетический уровень в запрещённой зоне путём легирования. C помощью легирования создаются все полупроводниковые приборы: солнечные элементы (преобразователи света в электричество), диоды, транзисторы, твердотельные лазеры и другие.
Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости называют процессом генерации носителей заряда (отрицательного — электрона, и положительного - дырки), обратный переход — процессом рекомбинации.
Из истории фотовольтаики
В 1839 году Александр Беккерель наблюдал явление фотоэффекта в
Из истории фотовольтаики
В 1839 году Александр Беккерель наблюдал явление фотоэффекта в
В 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил, что селен является фотопроводящим. Затем эффект изучался
В 1887 году Генрихом Герцем при работе с открытым резонатором заметил, что если посветить ультрафиолетом на цинковые разрядники, то прохождение искры заметно улучшается.
Первые фундаментальные исследования фотоэффекта выполнены А. Г. Столетовым (1888). Он установил, что в возникновении фототока в цепи, содержащей металлические электроды и источник напряжения, существенную роль играет освещение отрицательного электрода и что сила фототока пропорциональна интенсивности света.
Ленард (1899) доказал, что при освещении металлов из них испускаются электроны.
Первое теоретическое объяснение законов фотоэффекта дал А. Эйнштейн (1905) на основе гипотезы Макса Планка о квантовой природе света. Формула Эйнштейна для фотоэффекта:
hν = Aout + Ek (1)
:
Рис. 4. Схема эксперимента по
исследованию фотоэффекта
Фотоэффе́кт — это испускание электронов
Рис. 4. Схема эксперимента по
исследованию фотоэффекта
Фотоэффе́кт — это испускание электронов
Фотовольтаический эффект —
возникновение электродвижущей
силы (эдс) под действием
электромагнитного излучения.
Фотовольтаический эффект
начал использоваться для непосредственного преобразования энергии солнечной радиации в электрическую энергию лишь
в 1954 году
Законы фотоэффекта
1 закон фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла
Законы фотоэффекта
1 закон фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла
2 закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
3 закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν0 (или максимальная длина волны λ0), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν0, то фотоэффект уже не происходит.
Закон Столетова:
при неизменном спектральном составе электромагнитных излучений, падающих на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода (т.е. число фотоэлектронов, выбиваемых из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности излучения). Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота ν0 света (зависящая от химической природы вещества и состояния поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.
Основные закономерности фотоэлектронной эмиссии
Фотокатод — электрод вакуумного электронного прибора, непосредственно подвергающийся
Основные закономерности фотоэлектронной эмиссии
Фотокатод — электрод вакуумного электронного прибора, непосредственно подвергающийся
Рис. 5. Схема внешнего фотоэффекта
Фотоэлектронная эмиссия - внешний фотоэффект - испускание электронов твёрдыми телами и жидкостями под действием электромагнитного излучения (фотонов) в вакуум или другие среды. Практическое значение в большинстве случаев имеет фотоэлектронная эмиссия из твёрдых тел (металлов, полупроводников, диэлектриков) в вакуум.
Фотоэффект – квантовое явление, его открытие и исследование сыграли важную роль в экспериментальном обосновании квантовой теории: только на её основе оказалось возможным объяснение закономерностей фотоэффекта.
Основные закономерности фотоэлектронной эмиссии состоят в следующем:
1) количество испускаемых электронов
Основные закономерности фотоэлектронной эмиссии состоят в следующем:
1) количество испускаемых электронов
2) для каждого вещества при определенном состоянии и температуре Т = 0 К существует порог – минимальная частота w0 (или максимальная длина волны l0) излучения, за которой фотоэлектронная эмиссия не возникает;
3) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой излучения и не зависит от его интенсивности.
Фотоэлектронная эмиссия – результат трех последовательных процессов:
поглощения фотона и появления электрона с высокой (по сравнению со средней) энергией;
движения этого электрона к поверхности, при котором часть энергии может рассеяться;
выхода электрона в др. среду через поверхность раздела. Количественной характеристикой фотоэлектронной эмиссии является квантовый выход Y – число вылетевших электронов, приходящееся на 1 фотон излучения, падающего на поверхность тела. Величина Y зависит от свойств тела, состояния его поверхности и энергии фотонов.
Фотопроводимостью называется увеличение электрической проводимости вещества под действием излучения
Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и
Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и
Вентильный фотоэффект или фотоэффект в запирающем слое — явление, при котором фотоэлектроны покидают пределы тела, переходя через поверхность раздела в другое твёрдое тело (полупроводник) или жидкость (электролит).
Ядерный фотоэффект - при поглощении гамма-кванта ядро получает избыток энергии без изменения своего нуклонного состава, а ядро с избытком энергии является составным ядром. Как и другие ядерные реакции, поглощение ядром гамма-кванта возможно только при выполнении необходимых энергетических и спиновых соотношений. Если переданная ядру энергия превосходит энергию связи нуклона в ядре, то распад образовавшегося составного ядра происходит чаще всего с испусканием нуклонов, в основном нейтронов. Такой распад ведёт к ядерным реакциям, которые и называются фотоядерными, а явление испускания нуклонов (нейтронов и протонов) в этих реакциях — ядерным фотоэффектом. Таким образом, ядерным фотоэффектом называется поглощение γ-кванта атомным ядром, сопровождающееся его перестройкой
.
Фотоэдс - электродвижущая сила, возникающая в полупроводнике при поглощении в нём
Появление фотоэдс (фотовольтаический эффект) обусловлено пространственным разделением генерируемых излучением носителей заряда (фотоносителей). Разделение фотоносителей происходит в процессе их диффузии и дрейфа в электрическом и магнитном полях из-за неравномерной генерации, неоднородности кристалла, воздействия внешнего магнитного поля, одноосного сжатия и др.
Вентильная (барьерная) фотоэдс возникает в неоднородных по химическому составу или неоднородно легированных примесями полупроводниках, а также на контакте полупроводника с металлом. В области неоднородности в полупроводнике существует внутреннее электрическое поле, которое ускоряет генерируемые излучением неосновные и замедляет основные неравновесные носители заряда. В результате фотоносители разных знаков пространственно разделяются. Разделение электронов и дырок внутренним полем эффективно, когда неоднородность не слишком плавная, так что на длине порядка диффузионной длины неосновных носителей заряда разность химических потенциалов превышает kT/e (при комнатной температуре kT/e =0,025 эв).
Вентильная фотоэдс может возникать в полупроводнике под действием света, генерирующего и электроны, и дырки или хотя бы только неосновные носители.
Фотопьезоэлектрический эффект - фотоэдс в однородном полупроводнике при одновременном одноосном сжатии
Фотопьезоэлектрический эффект - фотоэдс в однородном полупроводнике при одновременном одноосном сжатии
Тензорезистивный эффект – возникновение фотоэдс при неоднородном сжатии и одновременном освещени полупроводника. Эта фотоэдс обусловлена неодинаковым в разных частях кристалла изменением ширины запрещенной зоны под действием давления.
Для практических применений особенно важна вентильная фотоэдс, возникающая в электронно-дырочном переходе или полупроводниковом гетеропереходе. Она используется в фотоэлектронных приборах (фотовольтаических элементах, солнечных элементах).
По величине вентильной фотоэдс также обнаруживают слабые
неоднородности в полупроводниковых материалах.
Эффект Кикоина – Носкова.
В полупроводнике, помещенном в магнитное поле и освещенном
Эффект Кикоина – Носкова.
В полупроводнике, помещенном в магнитное поле и освещенном
Б. И. Давыдов (1937) установил, что фотоэдс возникает и при генерации только основных носителей заряда (или при поглощении электронами проводимости излучения), если энергия фотоносителей заметно отличается от энергии др. носителей заряда. Обычно такая фотоэдс возникает в чистых полупроводниках с высокой подвижностью электронов при очень низких температурах. Фотоэдс в этом случае обусловлена зависимостью подвижности и коэффициента диффузии электронов от их энергии. Фотоэдс этого типа имеет заметную величину в InSb n-типа, охлажденном до температуры жидкого гелия.
При поглощении излучения свободными носителями заряда в полупроводнике вместе с энергией фотонов поглощается их импульс. В результате электроны приобретают направленное движение относительно кристаллической решётки и на гранях кристалла, перпендикулярных потоку излучения, появляется фотоэдс светового давления. Она мала, но вместе с тем очень мала и её инерционность (порядка 10-11сек). Фотоэдс светового давления используется в быстродействующих приёмниках излучений, предназначенных для измерения мощности и формы импульсов излучения лазеров.
Диффузионная фотоэдс (эдс Дембера) - Объёмная фотоэдс в однородном полупроводнике, обусловленная
Диффузионная фотоэдс (эдс Дембера) - Объёмная фотоэдс в однородном полупроводнике, обусловленная
где k – Больцмана постоянная, е – заряд электрона, Т – температура, подвижности электронов и дырок, σ1 и σ2 – электропроводность в точках 1 и 2. Фотоэдс Дембера при данной интенсивности освещения тем больше, чем больше разность и чем меньше электропроводность полупроводника в темноте.
Излучение, генерирующее в полупроводнике только основные носители заряда, не создаёт фотоэдс Дембера, так как в этом случае эдс в объёме компенсируется равной ей по величине и противоположной по знаку эдс, образующейся на контакте полупроводника с электродом. Фотоэдс Дембера в обычных полупроводниках мала и практического применения не имеет.