FOTODIODE SI FOTOELEMENTE




1. Introducere


În lucrare se studiaza efectul fotovoltaic în jonctiuni p-n, precum si aplicatiile acestui fenomen în fotodetectori (fotodiode) sau ca celule de conversie directa a radiatiei luminoase în energie electrica (fotoelemente, celule solare).

Vom presupune o radiatie luminoasa din domeniul de absorbtie fundamentala a semiconductorului care cade perpendicular pe suprafata regiunii p, (planul x=0 din fig. 1a). Daca coeficientul de saturatie este foarte mare (dp>>
) putem presupune ca generarea purtatorilor de neechilibru are loc practic la planul x = 0. Ei difuzeaza spre interior concentratia lor scazând cu distanta datorita recombinarii, dupa legea:

(1)


unde este lungimea de difuzie adica drumul parcurs de purtatori în timpul de viata . Purtatorii care nu recombina si ajung în zona câmpului intern al jonctiunii, sunt separati de catre aceasta, electronii de concentratie n(dp) fiind antrenati în regiunea “n” a structurii, golurile de neechilibru fiind “blocate” de bariera în regiunea p, cele doua regiuni încarcându-se negativ, respectiv pozitiv, pâna la atingerea unui regim stationar datorita concurentei proceselor de generare si recombinare.

Aceasta încarcare conduce la aparitia unui câmp electric stationar opus celui al jonctiunii, care se distribuie tot în zona stratului de baraj si care micsoreaza bariera de potential la fel ca la aplicarea unei tensiuni directe.





La circuit deschis curentul total este nul astfel încât curentii directi de difuzie si determinati de scaderea barierei de potential compenseaza total atât curentii de câmp generati termic cât si pe cei determinati de sarcinile de neechilibru generate optic (curenti inversi):

(2)

(3)

În acest caz la bornele dispozitivului apare o diferenta de potential V=Vmax=VF, polaritatea ace