光电池的作业原理及其特性
1.1 光电池的作业原理
在一块N形硅片表面,用分散的办法掺入一些P型杂质,构成PN结,光这便是一块硅光电池。当照射在PN上时,如光子能量hv大于硅的禁带宽度E时,则价带中的电子跃迁到导带,发生电子空穴对。由于PN结阻挡层的电场方向指向P区,所以,任阻挡层电场的效果下,被光激起的电子移向N区外侧,被光激起的空穴移向P区外侧,然后在硅光电池与PN结平行的两表面而构成电势差,P区带正电,为光电池的正极,N区带负电,为光电池的负极。照在PN结上的光强添加,就有更多的空穴流向P区,更多的电子流向N区,然后硅光电池两外侧的电势差添加。如上所述,在光的效果下,发生必定方向必定巨细的电动势的现象,叫作光生伏特效应。
1.2 硅光电池特性
1.2.1 光照特性
不同强度的光照射在光电池上,光电池有不同的短路电流Isc和开路电在Voc,如图1所示。由图1可知短路电流Isc—光强Ev特性是一条直线,即短路电流在很宽的光强规模内,与光强成线性关系,而开路电压对错线性的,并且,在当光强较小,约20mW/cm2时,短路电压就趋于饱满。因而,要想用光电池来丈量或操控光的强弱,应当用光电池的短路电流特性。
1.2.2 硅光电池的光谱特性:
图2是硅光电池、硒光电池的光谱特性曲线。清楚明了,不同的光电池,光谱曲线峰值的方位不同,例如硅光电池峰值波长在0.8μm左右,硒光电池在0.54μm左右。硅光电池的光谱规模宽,在0.45~1.1μm之间,硒光电池的光谱规模在0.34~0.75μm之间,只对可见光灵敏。
值得注意的是,光电池的光谱曲线形状,复盖规模,不只与光电池的资料有关,还与制造工艺有关,并且还跟着环境温度的改变而改变。
1.2.3 光电池的温度特性
光电池的温度特性如图3所示。由图可知,开路电压随温度的升高而快速下降,短流电流随温度升高而慢慢添加。所以,用光电池作传感器制造的丈量仪器,即便选用Isc—Ev特性,在被测参量稳定不变时,仪器的读数也会随环境温度的改变而漂移,所以,仪器有必要选用相应的温度补偿办法。