能带理论用来详细解释PN结形成和光生伏特原理-也很有用.doc

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能带理论在半导体光生伏特效应中的应用
内容
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2、p型和n型半导体中的能级分布特点
对于绝缘体和半导体,Fermi能级则处于禁带中间。特别是本征半导体和绝缘体,因为它们的的价带是填满了价电子(占据几率为100%)、导带是完全空着的(占据几率为0%),则它们的Fermi能级正好位于禁带中央(占据几率为50%)。即使温度升高时,本征激发而产生出了电子-空穴对,但由于导带中增加的电子数等于价带中减少的电子数,则禁带中央的能级仍然是占据几率为50%,所以,本征半导体的Fermi能级的位置不随温度而变化,始终位于禁带中央。
对于n型半导体,因为导带中有较多的电子(多数载流子),则Fermi能级EF必将靠近导带(Ec)底;同时,掺入施主杂质的浓度越高,Fermi能级就越靠近导带底。
对于p型半导体,因为价带中有较多的自由空穴(多数载流子),则Fermi能级EF在价带(Ev)顶之上、并必将靠近Ev;这时,价带中越是靠近Ef的的能级,就被空穴占据的几率越大;同时,掺入受主的
补充:金属塑性变形其他形式:孪生
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杂质浓度越高,Fermi能级就越靠近价带(Ev)顶。
总之,凡是Ef靠近导带(Ec)底的半导体必将是电子导电为主的n型半导体,凡是Ef靠近价带(Ev)顶的半导体必将是空穴导电为主的p型半导体。

虽然严格来说,费米能等于费米子系统在趋于绝对零度时的化学势;但是在半导体物理和电子学领域中,费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。
通俗地说,费密能级就像水平面一样。在一个相通系统中,水平面必须相等。比如说,有两个水桶,里面装的水量不一样,水面高度也不一样。但如果用一根管子将两个水桶连通,两个水桶之间就会发生水流,最后使两个水桶的水平面一定会相等。费密能级也是这样。两个分立的材料,
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费密面可以不一样。但如果这两个材料连成一个系统,就会在这两个材料之间发生电荷的移动,最终使费密能级相等。
3、半导体光生伏特效应简介(太阳能电池)解释角度(能量)和PPT角度有所不同
首先考虑禁带宽度相等的p型半导体与n型半导体的结合情况,例如p型硅与n型硅的结合。
所示,受光激发后,在二者的结合区域,会产生大量的光生空穴载流子和电子载流子。当然,这些光生正、负电荷载流子还有可能再次相互结合。但【一部分光生
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电子(载流子)会移动到能级较低的n型导带,光生空穴(载流子)会移动到能级较低的p型价带】。其结果是在n型中负电荷增加,在p型中正电荷增加,形成电流。但是,这种电荷的增加不会无限进行下去,正负电荷相互分离后,会产生反电位,而阻止正负电荷进一步积累。这种反电位与正负电荷移动趋势相互平衡所到达的平衡状态,就是该太阳能电池产生的电动势的最大值。

二、光生伏特效应的物理本质(详细介绍)
1、 p-n结中p型和n型半导体接触初始瞬间的能级状态
没有光照的时候
在一个半导体中形成p型和n型两个区域,p型和n型的界面就是p-n结。-n结在结合瞬间的能级状态。
由于P型区域的费密能级低于n型区域的费密能级,电子就会从n型流向p型,以提高p型区
【】内的内容在看见上图以后还是不明白
注意:共晶反应是由液相中析出不同的固相
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域的费米能级(千万要知道费米函数、费米能级研究对象都是电子)(见下图,就很好)。另外,空穴也从p型流向n型。电子和空穴的这种扩散运动使得n型区域带正电(正离子区),p型区域带负电(负离子区)。所以,p型半导体与n型半导体结合后,在接触面会形成局部电位差,这一电位差将阻碍载流子继续相互扩散。
扩散运动
扩散运动
-n结在结合瞬间的能级状态
没有光照的时候
-n结的能级状态。此时,P型区域和n型区域的费密能级相等。在p-n结附近存在一个载流子耗尽区。在这个耗尽区n型区域的载流子电子
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