Wykład 10.

Prezentacja na temat: "Wykład 10."— Zapis prezentacji:

1 Wykład 10

2 Poziomy energetyczne w atomie
E = eV - 3.4 eV Zjoniz. atom n = 1 n = 2 n- główna liczba kwantowa n = 1,2,3,4,5,…; n = 3 Widmo helu

3 Kryształ sodu Struktura energetyczna dla 2 i 6 atomów sodu oraz w krysztale sodu. Po zbliżeniu poziomy energetyczne rozszczepiają się

4 Ciała stałe - rodzaje EF IZOLATOR METAL METAL
Pełne pasmo Puste pasmo Przerwa wzbr. Częściowo pełne p. Częściowo pełne pasmo Pełne pasmo Częściowo pełne pasmo Przerwa wzbr. EF IZOLATOR METAL METAL lub półprzewodnik lub półmetal

5 3 typy półprzewodników samoistny n-typu p-typu Typ 2 i 3 są półprzewodnikami, które przewodzą prąd elektryczny. Jak? Note: Color Protocol

6 Struktura elektronowa półprzewodników
Krzem 4 grupa UO Struktura typu kryształu diamentu 4 elektrony walencyjne

7 Półprzewodniki samoistne (Si, Ge, GaAs)

8 Półprzewodniki domieszkowane
Typu p Typu n

9 Elektrony i dziury – czy istnieją?
Umieszczamy próbkę na metalowej płytce, połączonej z dodatnim gniazdem miliwoltomierza analogowego. Drugi przewód dołączony jest do gniazda uziemienia miernika. Jego przeciwny koniec silnie rozgrzewamy, np. na lutownicy. Gorącym przewodem dotykamy próbkę półprzewodnika, leżącą na metalowej płytce. Miernik wskaże napięcie o znaku zgodnym ze znakiem nośników prądu. Dla półprzewodnika typu n będzie to napięcie ujemne, a dla typu p -dodatnie. Takie zachowanie powstaje na skutek silnych drgań termicznych w okolicy nagrzanej części. Nośniki przemieszczają się w stronę zimnego końca półprzewodnika, gdzie pojawia się napięcie o znaku zgodnym ze znakiem nośników prądu.

10 Półprzewodnik – analog zbiornika z wodą

11 Złącze p-n Przed utworzeniem złącza Po utworzeniu złącza

12 Złącze p-n P N gdy powstaje złącze p-n, dziury z obszaru p dyfundują do obszaru typu n, elektrony z n do p; powstaje pole elektryczne; to pole powoduje, że prąd łatwo płynie w jednym kierunku a przepływ w drugim kierunku jest utrudniony; Dodatnie dziury +ujemnie naładowane nieruchome akceptory Ujemne elektrony + dodatnio naładowane nieruchome donory E P N dziury - + elektrony Tylko naładowane donory/akceptory (obszar zubożony)

13 Złącze p-n dioda półprzewodnikowa
Charakterystyka I-V - nieliniowa Polaryzacja w kier. przewodzenia n p V I A + - + - A A + - Polaryzacja zaporowa

14 Promieniowanie słoneczne
Światło widzialne – długość fali 0.38mm < l < 0.76mm E B fala strumień fotonów

15 Półprzewodniki - elektrony i dziury
W półprzewodnikach występuje absorpcja światła, gdy energia fotonu jest większa od przerwy wzbronionej półprzewodnika

16 Absorpcja światła w półprzewodnikach
Występuje, gdy energia fotonu jest większa od przerwy wzbronionej półprzewodnika Absorpcja światła w półprzewodniku (CdS)

17 Bateria – to też złącze p-n
Jak to działa? jest to złącze p-n światło jest absorbowane dla tworzą się pary elektron-dziura, które są separowane przez pole w złączu i transportowane przez złącze

18 Efekt fotowoltaiczny Tak nazywa się efekt pojawiania się prądu/napięcia w oświetlonym złączu p-n - baterii słonecznej

19 Bateria słoneczna gdy powstaje złącze p-n, dziury z obszaru p dyfundują do obszaru typu n, elektrony z n do p; powstaje pole elektryczne; to pole powoduje, że prąd łatwo płynie w jednym kierunku a przepływ w drugim kierunku jest utrudniony; to pole również separuje elektrony i dziury, które zostały wykreowane przez zaabsorbowane światło. dzięki tej separacji można uzyskać moc elektryczną. P N Dodatnie dziury +ujemnie naładowane nieruchome akceptory Ujemne elektrony + dodatnio naładowane nieruchome donory E P N dziury - + elektrony Tylko naładowane donory/akceptory (obszar zubożony)

20 Charakterystyka I-V Światło generuje parę elektron-dziura
Pole elektryczne porusza nośniki: elektrony w stronę n a dziury w stronę p Zatem przez opornik płynie prąd wsteczny IL Ten prąd powoduje pojawienie sią spadku napięcia V na oporze RL . Napięcie V polaryzuje złącze w kierunku przewodzenia: pojawia się więc prąd IF Całkowity prąd:

21 Parametry Współczynnik wypełnienia Sprawność
Im i Vm – prąd i napięcie odpowiadające punktowi mocy maksymalnej, Isc i Voc – prąd zwarcia i napięcie rozwarcia W IV ćwiartce charakterystyki jest generowana moc:

22 Fotoefekt zielona dioda świecąca jest jednocześnie fotodiodą czułą na światło zielone (lub mające większą energię – niebieskie i fioletowe)