Studiul dispozitivelor optoelectronice bazate pe efectul fotovoltaic

label Laboratoare autorenew 2025-09-29, 16:58 history_edu C.Petre
Efectul fotovoltaic consta in aparitia unei tensiuni electromotoare intr-un semiconductor iluminat. Interactiunea dintre un solid si undele electromagnetice determina, printre alte fenomene, absorbtia radiatiei incidente. in cazul semiconductorilor, unul din mecanismele absorbtiei consta in tranzitia unui electron din banda de valenta in banda de conductie (in urma absorbtiei unui foton).

In consecinta numarul purtatorilor de sarcina liberi creste, ceea ce determina cresterea conductivitatii electrice, fenomen numit fotoconductibilitate (sau efect fotoelectric intern). Generarea perechilor electron-gol sub sectiunea luminii este o conditie necesara pentru producerea efectului fotovoltaic dar nu si suficienta. Noii purtatori de sarcina trebuie sa se redistribuie, determinand aparitia unei diferente de potential intre suprafata iluminata si cea neiluminata. Redistribuirea poate fi determinata de:
1) generarea neuniforma a purtatorilor de sarcina intr-un semiconductor omogen (efectul Dember);
2) un camp intern local din semiconductor care poate fi realizat prin doparea diferita a semiconductorului (jonctiune p-n);
3) un gradient al timpului de viata al purtatorilor de sarcina;
4) prezenta unui camp magnetic (efectul fotoelectromagnetic), etc.



Intr-un semiconductor intrinsec, banda de conductie este nepopulata la 0K si este separata printr-o banda interzisa Eg de banda de valenta ocupata. Diferenta dintre valoarea maxima a energiei in banda de valenta si valoarea minima in banda de conductie determina valoarea minima a intervalului de energie interzis.

Intr-un semiconductor extrinsec, nivelele energetice ale impuritatilor se gasesc in zona interzisa, maiaproape de marginea inferioara a zonei de conductie pentru atomii donori si in vecinatatea marginii superioare a zonei de valenta pentru atomii acceptori. Deoarece diferenta de energie dintre nivelele impuritatilor si marginea zonei de valenta sau de conductie este mica (?0,01 eV) chiar la temperatura camerei, energia termica este suficienta pentru ionizarea acestor atomi. Acest lucru explica cresterea conductibilitatii electrice determinate de impuritati.