作者Philethan (Ethan)
看板Electronics
标题Re: [请益] 关於光电半导体的漂移电流
时间Fri May 24 10:34:13 2019
哈罗,分享些想法,但我没学过太阳能电池,以下仅供参考 QQ
: 这样出来的漂移电流又和掺杂浓度有关了
: 可是和掺杂浓度有关的不是扩散电流吗
: 这样太阳能电池的光电流又怎麽会是漂移电流
1. 漂移电流只是用来描述电流强度的现象学模型,只要有电场的存在,
你可以这个数学模型去描述电流密度。
2. 光电流只是你给的名词,它本质上是什麽意思,取决於你怎麽去定义它。
你也可以粗略地说,PN二极体被照光时的电流就是光电流,没被照光时就叫做
暗电流。若是如此,那这种「光电流」就同时有漂移电流跟扩散电流跟热传电流...
总之这是看你怎麽定义的。
3. 掺杂浓度会影响载子浓度,所以就影响漂移电流中的载子浓度 n,p,也会
影响到电场分布,也会影响到载子浓度梯度,也就影响到扩散电流......
所以全部都会影响,这是理所当然的。至於这是怎麽个影响法,那就是要解
Continuity eqs. & transport eqs. 了。
以下是我的其他想法:
※ 引述《wateres (五楼爱自宫(#‵︿′ㄨ))》之铭言:
: 各位前辈好
: 半导体中P和n接面会形成空乏区
: 在无偏压状况下 扩散电流大小=漂移电流大小
: 如果给一个外加偏压 会因为外加偏压产生漂移速度
: 故漂移电流密度可以用 J=qnME 计算 (M=迁移率、E=外加电场)
任何时候,都可以用 J = σE 描述电流密度,因为这只是「描述」的方式,
也就是所谓的现象学公式,是一种用来描述现象的数学模型。这与扩散电流
都一样是现象学模型:
https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/iss/kap_5/illustr/s5_2_3b.html
因此,并不是因为有外加偏压所以产生飘移速度所以才可以用飘移电流公式。
毕竟即便没有外加偏压,也是有内建电场,这就是为什麽你写下
「在无偏压状况下 扩散电流大小=漂移电流大小」的原因。
: 但是如果是光电半导体如太阳能电池
: 在空乏区吸收光子能量产生电子电洞对
: 而电子电洞对因为内建电场的关系而各自往n或P移动
: 因此产生漂移电流=光电流
J(electron) = J(drift,e) + J(diffusion,e) = σ(e)E - Ddn/dx (1a)
J(hole) = J(drift,h) + J(diffusion,h) = σ(h)E - Ddp/dx (1b)
虽然我们可以涵盖其他的现象学电流模型,例如包括温度梯度造成的
thermo-diffusion current,但基本上,我们可说方程式 (1) 已经是
能用在许多场合的载子传输方程式:Carrier transport equations。
电子与电洞都各自有一条 eq.(1)。
而照光影响的是什麽呢?其实并不影响 eq.(1) 的形式,因为有没有
照光影响的并不是你对电流的描述方式,照光影响的是你的「载子」
数量,而这就是连续方程式所描述的现象了。
Continuity equations:
dp/dt = - 1/q * dJ(h)/dx + (G-R)
dn/dt = 1/q * dJ(e)/dx + (G-R)
上述形式可能只能用在 bulk region,可能还有所谓的 surface generation rate、
thermionic emission,没有被写在里面。而照光就影响到所谓的 generation rate
(G)。
所以粗略来说,照光只是让 eq.(1) 中的载子浓度的形式不再相同,基本
上不再能使用热平衡下的 n ~ Nc*exp[-(Ec-Ef)/kT]。严格来说,因为载
子的再生复合机制千千百百种,所以非热平衡时基本上不会有载子浓度的
解析解。但这时又会有一个现象学物理量了:Quasi-Fermi level。
这物理量让我们能将载子浓度保有原本的形式:
n ~ Nc*exp[-(Ec-
Eqf)/kT]
但它是多少呢?这就取决於很多很多事情了XD
: 所以如果这样说那漂移电流的大小就又和内建电场有关
: 而内建电场E=qNbW/ε. (Nb=轻掺杂浓度 ε=介电常数 W=空乏区)
: 这样出来的漂移电流又和掺杂浓度有关了
: 可是和掺杂浓度有关的不是扩散电流吗
同最初所说的,看你说的「有关」是怎麽样的「关系」。
任何半导体的电性当然都跟掺杂浓度有关,一切都是耦合在一起,并非独立的。
: 这样太阳能电池的光电流又怎麽会是漂移电流
我觉得应该是看你怎麽定义光电流罗
: 不知道我哪里理解错误
: 还请各位高手老师们指导
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※ 编辑: Philethan (140.112.25.121), 05/24/2019 11:07:24
1F:推 wateres: 感谢指教 我思考看看 05/31 10:52