Материал: Конспект
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОНКОПЛІВКОВИХ ФЕП
substrate superstate superstrate
СТАН ГЕТЕРОГРАНИЦІ
ВПЛИВ ГРАНИЦЬ ЗЕРЕН
•При встановлені впливу міжкристалітних меж на характеристики приладів з сепаруючими бар’єрами (фотодетекторів, СЕ тощо) їх звичайно поділяють на два типи:
•паралельні цьому бар’єру
•перпендикулярні йому.
•Носії які генеруються випромінюванням за межею паралельною p-n чи ГП практично повністю рекомбінують на зерномежевих станах і внеску у фотострум не вносять, суттєво погіршуючи характеристики приладів. При цьому міжкристалічні потенціальні бар’єри є суттєвими перепонами для носіїв заряду, які їх все ж перетнули. В результаті в полікристалічних напівпровідниках рухливість носіїв суттєво знижується у порівнянні з їх рухливістю у монокристалічному матеріалі.
Vd
0 e−Vd /kT
•Межі перпендикулярні сепаруючому бар’єру призводять до зменшення струмів короткого замикання Isc та напруги холостого ходу Uoc,, збільшення струмів втрати СЕ та інших приладів в яких генеруються носії заряду.
•Для мінімізації цих втрат зерна полікристалічних плівок повинні бути стовпчастими з розмірами, що перевищують подвоєну дифузійну довжину носіїв заряду (D>>2Ldif).
ТИПИ ПОТЕНЦІАЛЬНИХ БАР’ЄРІВ НА МЕЖІ ЗЕРНА
Електрична активність різних меж є різною. Найменшу активність мають межі між когерентними двійниками та ДП, найбільшу висококутові міжзеренні. Останнім властива висока концентрація дислокацій, велика деформація кристалічної гратки і суттєва сегрегація домішок. Саме вони в значній мірі визначають електрофізичні характеристики полікристалічного матеріалу.
Vd - висота потенціального бар’єра, Ns - густина поверхневих станів
ВПЛИВ ЧАСУ ЖИТТЯ НОСІЇВ ЗАРЯДУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕ
Залежність Voc від тривалості життя носіїв для СЕ на основі CdTe
НОВІ МАТЕРІАЛИ ПОГЛИНАЮЧИХ ШАРІВ СЕ
CuInSe2 (CIS), Cu(In,Ga)Se2 (CIGS), Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGSS) Cu2ZnSnS4 (CZTS), Cu2ZnSnSe4 (CZTSe), Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSe)
Багатоперехідні (каскадні) сонячні перетворювачі
У типовому багатоперехідному сонячному елементі одиночні фотоелементи розташовані один за одним таким чином, що сонячне світло спочатку потрапляє на елемент з найбільшою шириною забороненої зони, при цьому поглинаються фотони з найбільшою енергією. Пропущені верхнім шаром фотони проникають в наступний елемент з меншою шириною забороненої зони і так далі.
Принцип роботи та будова багатоперехідного сонячного елемента
ОПТРОНИ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
•Оптрон, або оптопара, - це оптоелектронний прилад, що містить у собі конструктивно об’єднані й розміщені в одному корпусі джерело і приймач випромінювання з певним видом оптичного й електричного зв’язку між ними.
•В електронних схемах оптрон виконує функцію елемента зв’язку, в одній з ланок якого інформація передається оптичним шляхом. Якщо між компонентами оптрона створити електричний зворотний зв’язок, то оптрон стає активним
приладом, придатним для підсилення і генерування електричних і оптичних сигналів.
•Приклад будови резисторного оптрона показано на рис.
•Як джерело світла в ньому використовується світлодіод 1, як фотоприймач – фоторезистор 3 у вигляді спресованої таблетки. Для зменшення ємнісного зв’язку між джерелом світла та фотоприймачем розміщується прозорий електростатичний екран 4. Внутрішня частина оптрона заливається оргсклом або епоксидною смолою, які захищають прилад від впливу зовнішнього середовища і відіграють роль світловода. Герметичний металевий корпус 2 зовні нагадує корпус простого
транзистора
|
• |
|
|
|
• |
|
|
|
• . |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
Будова резисторного оптрона: 1 – світлодіод; |
|
Вхід |
Вихід |
2 |
– металевий корпус; 3 – фоторезистор; |
|
|
4 |
– електростатичний екран |
2 1 4
ЗРОСТАННЯ ККД СЕ
ОПТРОНИ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
•Джерело і приймач світла в оптроні мають бути спектрально узгоджені між собою. В оптичному видимому діапазоні застосовуються світлодіоди на основі SiC або GaP і фоторезистори на основі селеніду кадмію (CdSe) або сульфіду кадмію
(CdS).
•Проте оптичне середовище в оптроні може створюватися не лише з прозорого компаунда на основі полімерів. Для одержання високої розв’язки виходу і входу використовують волоконні світловоди у вигляді нитки з прозорого діелектрика.
Світловий промінь від джерела випромінювання потрапляє в торець світловоду, і після багаторазового відбиття від бічних стінок він виходить з іншого кінця світловоду, зазнавши малого гасіння. За допомогою волоконного світловоду можлива передача сигналу керування на великі відстані з високою електричною розв’язкою і завадостійкістю.
•Схема вмикання діодного оптрона зображена на рис.
•Принцип дії оптрона полягає в тому, що під дією вхідного сигналу (сигналу керування) змінюється інтенсивність світлового потоку від випромінювача, і це приводить до зміни внутрішнього опору фотоприймача (фотодіода), струму у вихідному колі та напруги, що знімається з навантаження RH.
|
U |
|
− + |
Uвх |
Uвих RH |
Схема вмикання діодного оптрона
ОПТРОНИ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
• До основних параметрів оптрона належать:
коефіцієнт передачі - K=Uвих/Uвх; швидкодія - V;
опір розв’язки - Rp >1012 Ом; ємність розв’язки - Cp~1014 Ф.
•Переваги оптронів:
1.Можливість керувати високою напругою за допомогою низької напруги завдяки
високій електричній ізоляції (Rp > 1012 Ом).
2.Широка смуга пропускання (від постійної складової до гігагерців).
3.Фізична і конструктивна різноманітність, широта функціональних можливостей.
•Оптронам властиві і деякі недоліки. До них належать висока споживана
потужність, сильна температурна залежність характеристик, складність виготовлення, високий рівень власних шумів.
•Залежно від виду фотоприймача розрізняють (рис.) діодні, резисторні,
транзисторні, тиристорні оптрони.