實驗四 硅光電池的特性測試

實驗四硅光電池的特性測試一、實驗?zāi)康模?、熟悉硅光電池的結(jié)構(gòu)與工作原理；2、掌握實驗測試硅光電池光電特性的方法；3、了解硅光電池的光電特性。二、實驗原理：硅光電池按基底材料不同分2DR型和2CR型。2DR型硅光電池是以P型硅作基底（即在本征型半導(dǎo)體中摻入三價元素硼、鎵等），然后在基底上擴散磷而形成N型并作為受光面。2CR型光電池則是以N型作基底（在本征型硅材料中摻入五價元素磷、砷等），然后在基底上擴散而形成P型并作為受光面。構(gòu)成P-N結(jié)后，再經(jīng)過各種工藝處理，分別在基底和光敏面上制作輸出電極，涂上二氧化硅作保護，即成光電流。如圖4-1(a)所示。圖4-1硅光電池結(jié)構(gòu)及工作原理圖光電池的主要功能是在不加偏置的情況下能將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。硅光電池的工作原理如圖4-1(c)所示。有光照時，光電池外接上負載電阻RL，此時在P-N結(jié)內(nèi)出現(xiàn)兩種方向相反的電流：一種是光激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對，在內(nèi)建電場的作用下，形成的光生電流Ip，它與光照有關(guān)，其方向與P-N結(jié)反向飽和電流I0相同；另一種是光生電流Ip流過負載電阻RL產(chǎn)生電壓降，相當(dāng)于在P-N結(jié)施加正向偏壓，從而產(chǎn)生正向電流ID，總電流是兩者之差。即：三、實驗儀器及部件：光電池、直流穩(wěn)壓電源、采樣電阻、照度測量器件、照度表、光源、微安表、F/V表。四、實驗步驟：1、了解所需單元、部件在實驗儀上的位置、觀察光電池的結(jié)構(gòu)。2、測量光電池的短路電流：按圖4-2接線，裝上光源，對準(zhǔn)光電池，關(guān)閉發(fā)光管電源，移出遮光罩，光電池完全被遮蓋，微安表顯示的電流值即為暗電流，即照度為0時。開啟光源，改變照度（方法如實驗一），并記錄電流表的讀數(shù)填入下表，作出照度—電流曲線。表4-1短路電流與光照度關(guān)系表照度（Lx）02004006008001000電流（uA）3、測量光電池的開路電壓：按圖4-3接線，裝上電源，對準(zhǔn)光電池，關(guān)閉發(fā)光管電源，移出遮光罩，光電池完全被遮蓋，電壓表顯示的電壓為照度為0時的電壓。開啟光源，改變照度（方法如實驗一），并記錄電流表的讀數(shù)填入下表并作出照度—開路電壓曲線。表4-1開路電壓與光照度關(guān)系表照度（Lx）02004006008001000電壓（mV）4、測量光電池的伏安特性：了解光電池在照度一定的情況下，它的輸出電流與電壓隨負載變化的關(guān)系。圖4-4測量硅光電池的伏安特性按圖4-4接線，負載電阻RL的阻值可用萬用表測得。開啟電源，調(diào)節(jié)光強至1000LX，記錄選擇不同RL值記錄電流表/電壓表讀數(shù)，并填入下表：表4-2硅光電池產(chǎn)生的光電流與負載電壓關(guān)系表照度：1000LX負載0Ω2kΩ4kΩ6kΩ8kΩ10kΩ∞電流（uA）電壓（v）根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出I-U曲線。五、思考題：1、硅光電池與硅光敏二極