【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 光電池外形 能提供較大電流的 大面積光電池外形 （ 3）按用途 太陽(yáng)能光電池：用作電源（效率高，成本低）； 測(cè)量用光電池：探測(cè)器件（線性、靈敏度高等）。 （ 4）按材料 硅光電池：光譜響應(yīng)寬，頻率特性好； 硒光電池：波譜峰值位于人眼視覺(jué)內(nèi)； 薄膜光電池： CdS增強(qiáng)抗輻射能力； 紫光電池： PN結(jié) ~ 181。m,短波峰值 600nm。 硅光電池的特性參數(shù) 光照特性有 伏安特性 、 照度 電流電壓特性 和 照度 負(fù)載特性。 特性參數(shù)主要有 ： 光照特性、光譜特性、頻率特性、溫度特性 不同照度時(shí)的伏 安特性曲線 .一般硅光電池工作在第四象限 。若硅光電池工作在反偏置狀態(tài)，則伏安特性將延伸到第三象限 伏安特性 ：表示輸出電流和電壓隨負(fù)載電阻變化的曲線。 在線性測(cè)量中 ,光電池常以電流形式使用 ,因此短路電流的這種線性關(guān)系是光電池重要的光照特性 這就是硅光電池的開(kāi)路電壓和短路電流與光照的關(guān)系 ,由此圖可看出什麼 ? 當(dāng) RL=∞(開(kāi)路 )時(shí) ， 光電池的開(kāi)路電壓 ， 以 Voc表示 )1ln(0?? IIqkTV poc )/ln()/(0IIqkTV poc ? ESII Epsc ???當(dāng) RL＝ 0 時(shí)所得的電流稱為光電池短路電流，以 Isc表示 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，都接 負(fù)載， 光電池光照與負(fù) 載的特性曲線 在要求輸出電流與光照度成線性關(guān)系時(shí)，負(fù)載電阻在條件許可的情況下越小越好，并限制 (禁止 )在強(qiáng)光照范圍內(nèi)使用 幾種常見(jiàn)光電池的相對(duì)光譜響應(yīng)曲線 :硒光電池與人眼視見(jiàn)函數(shù)相似，砷化鎵量子效率高，噪聲低，響應(yīng)在紫外區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)。 2CR型硅光電池的光譜曲線，其響應(yīng)范圍為 ～ ，峰值波長(zhǎng)為 ～ ，是非常適合人眼的光電池 光譜響應(yīng)特性表示在入射光能量保持一定的條件 下，光電池所產(chǎn)生的短路電流與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān) 系，一般用 相對(duì)響應(yīng) 表示。 線性測(cè)量中，要求光電池有高的靈敏度和穩(wěn)定 性，同時(shí)要求與人眼 視見(jiàn)函數(shù)有相似 的光譜響應(yīng)特 性。 鍺光電池長(zhǎng)波響應(yīng)寬，適合作紅外探測(cè)器 由圖可見(jiàn) ：負(fù)載大時(shí)頻率特性變差 ， 減小負(fù)載可減小時(shí)間常數(shù) τ ， 提高頻響 。但是負(fù)載電阻 RL的減小會(huì)使輸出電壓降低 ， 實(shí)際使用時(shí)根據(jù)具體要求而定 。 對(duì)矩形脈沖光，用光電流上升時(shí)間常數(shù) tr和下降時(shí)間常數(shù) tf來(lái)表征光電流滯后于光照的程度；對(duì)正弦型光照常用頻率特性曲線表示 結(jié)型光電器件， PN結(jié)內(nèi)載流子的擴(kuò)散、漂移，產(chǎn)生與復(fù)合都需要一定的時(shí)間，當(dāng)光照變化很快時(shí)，光電流變化就滯后于光照變化。 右圖為硅光電池的頻率特性曲線。 4．溫度特性 光電池的溫度特性曲線主要指光照射時(shí)它的開(kāi)路 電壓 Uoc與短路電流 Isc隨溫度變化的情況。 光電池的溫度特性曲線如圖所示 從圖知：開(kāi)路電壓Uoc隨著溫度的升高而減小 ,其值約為 2～3mV/oC。 從圖知： 短路電流 Isc隨著溫度的升高而增大，增大比例約為 105～ 103mA/oC數(shù)量級(jí)。 為什么？ 因?yàn)榉聪蝻? 和電流也增大。 光電池應(yīng)用 把光能直接轉(zhuǎn)化成電能，需要最大的輸出功率和轉(zhuǎn)化效率。 光電池用作太陽(yáng)能電池 利用其光敏面大，頻率響應(yīng)高，光電流與照度線性變化，適用于開(kāi)關(guān)和線性測(cè)量等。 光電池用作檢測(cè)元件 可把受光面做得較大，或把多個(gè)光電池作串聯(lián)或并聯(lián)組成電池組，與鎳鎘蓄電池配合；可作為衛(wèi)星、微波站等無(wú)輸電線路地區(qū)的電源供給。 柔光罩下面為圓形光電池 其他光電池及在照度測(cè)量中的應(yīng)用 光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用（ 1） 象山技工學(xué)校 19歲高二學(xué)生朱振霖的美夢(mèng)終于成真。他花，自行研制出一輛太陽(yáng)能汽車：不需氣、不需油，每天曬曬太陽(yáng)，能開(kāi) 70公里。 熱、貴、碎、小 太陽(yáng)能發(fā)電 光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用（ 2） 光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用（ 3） 光電池在人造衛(wèi)星上的應(yīng)用 半導(dǎo)體 金屬正壓，反偏，勢(shì)壘增大，無(wú)電流； 金屬 半導(dǎo)體正壓，正偏，勢(shì)壘減小，有電流。 肖 特 基 接 觸 所以柵極一般情況下加負(fù)偏壓 1. 金屬半導(dǎo)體接觸： 半導(dǎo)體器件必須與外部電路相連接，這種連接是通過(guò) 金屬 — 半導(dǎo)體結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種金屬 — 半導(dǎo)體結(jié)稱為金屬半導(dǎo)體接觸。 知識(shí)回顧 歐姆接觸 金屬 半導(dǎo)體正壓，正偏 半導(dǎo)體 金屬正壓，反偏 e e 光與物質(zhì)作用產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)與外光電效應(yīng)兩類。 內(nèi)光電效應(yīng) 是被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，使物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。 外光電效應(yīng) 被光激發(fā)產(chǎn)生的電子逸出物質(zhì)表面，形成真空中的電子的現(xiàn)象稱為 外光電效應(yīng) 。 光電導(dǎo)效應(yīng) 光 L 面 積 A +V g E 導(dǎo)帶 禁帶 價(jià)帶 本征 導(dǎo)帶 價(jià)帶 施主能級(jí) 受主能級(jí) 雜質(zhì) E i E i 電子 空穴 光電導(dǎo)效應(yīng)可分為 本征光電導(dǎo) 效應(yīng)與 雜質(zhì)光電導(dǎo) 效應(yīng)兩種。本征半導(dǎo)體 價(jià)帶中的電子吸收光子能量躍入導(dǎo)帶 產(chǎn)生本征吸收，導(dǎo)帶中產(chǎn)生光生自由電子，價(jià)帶中產(chǎn)生光生自由空穴。光生電子與空穴使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率發(fā)生變化。這種在光的作用下由本征吸收引起的半導(dǎo)體電導(dǎo)率的變化現(xiàn)象稱為本征光電導(dǎo)效應(yīng)。 01240 ()ggghch E nmEE??? ? ? ?01240 ()ggghch E nmEE??? ? ? ? ??? PN結(jié)光伏效應(yīng) 光生伏特效應(yīng)是基于半導(dǎo)體 PN結(jié)基礎(chǔ)上的一種將光能轉(zhuǎn)換成電能的效應(yīng)。當(dāng)入射輻射作用在半導(dǎo)體 PN結(jié)上產(chǎn)生本征吸收時(shí)，價(jià)帶中的光生空穴與導(dǎo)帶中的光生電子在 PN結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下分開(kāi)，并分別向如下圖所示的方向運(yùn)動(dòng)， 形成光生伏特電壓或光生電流的現(xiàn)象。 光電發(fā)射效應(yīng) （外光電效應(yīng)） 當(dāng)物質(zhì)中的電子吸收足夠高的光子能量 ， 電子將逸出物質(zhì)表面成為真空中的自由電子 ， 這種現(xiàn)象稱為光電發(fā)射效應(yīng)或稱為外光電效應(yīng) 。 外光電效應(yīng)中光電能量轉(zhuǎn)換的基本關(guān)系