实验原理
在空间技术中所用的电能,由半导体光电池供给。这种半导体电源能长时间供电,而且简单、轻便、可靠。在光电转换技术中,也常用这种电池作传感器。
半导体受到光的照射而产生电动势的现象,称为光生伏特效应。硅光电池是根据光生伏特效应的原理做成的半导体光电转换器件。
图-1硅光电池结构示意图
硅光电池的结构如图-1所示。在一块N型硅片上用扩散方法掺入一很薄的P型层,形成P-N结,在P型层引出正极引线,在N型层引出负极引线即成。其形状有圆盘形、长方形等各种形状。本实验用的是圆盘形硅光电池。
当光照射到P型层的外表面时,光可透过P区进入N区,照射到P-N结。当光子的能量大于硅的禁带宽度时,光子能量便被硅晶格所吸收,价带电子受激跃迁到导带,形成自由电子,而价带则形成自由空穴,使得P-N结两边产生电子-空穴对,如图-2所示。凡是扩散到P-N结部分形成的内电场的电子-空穴对,都要受到内电场E的作用,电子被推向N区,空穴被推向P区,从而产生P为正N为负的电动势。若接入一负载,只要有光不断照射,电路中就有持续电流通过,从而实现了光电转换。
图-2 光生伏特示意图