反常光生伏打效應

反常光生伏打效應

非極性晶體受到光照時所產生的光生伏打效應有兩類:一類是發生在均勻介質中的德姆伯(Dember)效應和光子拖曳效應(Photon一dragofoleetroneffeet);另一類是巨觀非均勻材料(如p一n結區)在均勻吸收光時所出現的光伏效應。

定義

非極性晶體受到光照時所產生的光生伏打效應有兩類:一類是發生在均勻介質中的德姆伯(Dember)效應和光子拖曳效應(Photon一dragofoleetroneffeet);另一類是巨觀非均勻材料(如p一n結區)在均勻吸收光時所出現的光伏效應。無論上述那種效應,跨過單一元件上的光伏電壓都不超過電子的禁頻寬度(一般為數伏)。儘管對某些半導體,如含有CdTe、Si呈、Ge、GaAs、PbS等蒸發層的薄膜,也觀察到了每厘米數百伏的電場,但本質上講,這是德姆伯電動勢或p一n結電動勢累積迭加的結果。

特點

而在鐵電晶體材料中,存在另一類性質完全不同的光生伏打效應。其主要特點是:當均勻鐵電晶體受到波長在晶體本徵吸收譜區或雜質吸收譜區的光的均勻照射時,若晶體處於短路狀態,晶體和外電路中將出現穩態電流,亦即晶體變成光伏電動勢源;若晶體處於開路狀態,晶體兩端將產生相當高的光伏電壓,此電壓不受晶體禁頻寬度的限制,可比Eg高2-4個數量級,達10^3一10^5伏/厘米,光伏電壓的值正比於所測方向上晶體的厚度,因而它是一種體效應;光伏電流的大小和符號與入射光的頻率及偏振方向有關。由此可見,這種效應完全不同於己知的各種光伏效應。人們稱這一全新的的物理現象為鐵電晶體的反常光生伏打效應(AP效應)。

運用

當前,光生伏打效應主要是套用在半導體的PN結上,把輻射能轉換成電能。大量研究集中在太陽能的轉換效率上。理論預期的效率為24%。
由於半導體PN結器件在陽光下的光電轉化效率最高,所以通常把這類光伏器件稱為太陽能電池,也稱光電池或太陽電池。

發現者

1839年,法國物理學家A. E.貝克勒爾意外地發現,用兩片金屬浸入溶液構成的伏打電池,受到陽光照射時會產生額外的伏打電勢,他把這種現象稱為光生伏打效應。1883年,有人在半導體硒和金屬接觸處發現了固體光伏效應。後來就把能夠產生光生伏打效應的器件稱為光伏器件。
當太陽光或其他光照射半導體的PN結時,就會產生光生伏打效應。光生伏打效應使得PN結兩邊出現電壓,叫做光生電壓。使PN結短路,就會產生電流。

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