Как происходит процесс преобразования лучистой энергии в электрическую

Концентрация и энергия свободных носителей заряда в полупроводниках могут увеличиваться не только при нагревании, но и под действием лучистой энергии (свет, инфракрасное излучение).

Дом с солнечными батареями

Ярким примером преобразования лучистой системы- солнечные батареи, которые стали часто использовать в частных домах.

Проводимость полупроводников, обусловленная действием на них лучистой энергии, называется фотопроводимостью (внутренним фото­эффектом). Явление фотопроводимости лежит в основе действия группы электронных приборов, называемых фотосопротивлениями.

Рис. 1 поясняет действие
твердого фотоэлемента с запирающим слоем (вентильного фотоэлемента) в фотогенераторном режиме.

 Рисунок 1. Схема действия твердого фотоэлемента

Рисунок 1. Схема действия твердого фотоэлемента с запирающим слоем (вентильного фотоэлемента) в фотогенераторном режиме.

В вентильном фотоэлементе осуществляется контакт двух полу­проводников, один из которых обладает электронной электропроводно­стью, а другой — дырочной. Благодаря диффузии электронов и дырок через n-р-переход во взаимно противоположных направлениях образуется контактная разность потенциалов UK. Если полупровод­ники освещаются, в них за счет поглощения световой энергии образуются неосновные сво­бодные носители заряда—электроны в р-полупроводнике и дырки в n-полупроводнике. Эти электроны и дырки под действием электриче­ского поля, в свою очередь, направляются через п-р-переход: дырки — в дырочный полупроводник, а электроны — в электронный. Освещение контакта приводит к нарушению равновесия основных носителей заряда, в результате которого потен­циальный барьер в контакте уменьшается, и устанавливается новое состояние равновесия при меньшем значении его, равном UKC.

Разность потенциальных барьеров в контакте полупроводников в неосвещенном и освещенном состояниях называется фотоэлектродвижущей силой,

Ec = UK - UK.c.

Фото-э. д. с. тем больше, чем интенсивнее освещается полупровод­ник. После соединения полупроводников возникает ток в цепи, и про­исходит преобразование лучистой энергии в электрическую.

The concentration and energy of the free charge carriers in semiconductors can be increased not only by heating but also by the action of radiant energy (light, infrared radiation).

House with solar panels

A striking example of the transformation of radiant system- solar panels, which were often used in private homes.

The conductivity of semiconductors due to their effect on the radiant energy is called photoconductivity (internal photoelectric effect). Photoconductivity phenomenon underlies the action of electronic devices called photoresistors.

Fig. 1 explains the action
solid photocell barrier-layer (rectifier photocell) in fotogeneratornom mode.

Figure 1. Schematic of a solid action photocell

Figure 1. Schematic of a solid action photocell barrier-layer (rectifier photocell) in fotogeneratornom mode.

The photocell gate-semiconductor contact is two, one of which has an electronic conductivity, and another - of the hole. Due to the diffusion of electrons and holes across the p-n-junction in opposite directions formed contact potential difference UK. If semiconductors are covered in them due to the absorption of light energy produced minority of free charge carriers-electrons in the p-semiconductor, and holes in the n-semiconductor. These electrons and holes under the influence of an electric field, in turn, are sent through the np junction: the hole - the hole in the semiconductor, and electrons - in electronic. contact lighting leads to disruption of the equilibrium majority carrier, in which the potential barrier in contact is reduced, and a new equilibrium is established at a lower value it is equal to UKC.

The difference between the potential barriers in contact semiconductor in an unlit and lit conditions called Photoelectromotive force

Ec = UK - UK.c.

Photo e. d. s. the more, the semiconductor is illuminated more intensively. After the compound semiconductor current arises in the circuit, and the radiant energy is converted into electrical energy.

Концентрація і енергія вільних носіїв заряду в напівпровідниках можуть збільшуватися не тільки при нагріванні, але і під дією променевої енергії (світло, інфрачервоне випромінювання).

Будинок з сонячними батареями

Яскравим прикладом перетворення променистої системи-сонячні батареї, які стали часто використовувати в приватних будинках.

Провідність напівпровідників, обумовлена дією на них променевої енергії, називається фотопроводимостью (внутрішнім фотоефектом). Явище фотопровідності лежить в основі дії групи електронних приладів, які називаються Фотосопротивления.

Мал. 1 пояснює дію
твердого фотоелемента із замикаючим шаром (вентильного фотоелемента) в Фотогенераторний режимі.

Малюнок 1. Схема дії твердого фотоелемента

Малюнок 1. Схема дії твердого фотоелемента із замикаючим шаром (вентильного фотоелемента) в Фотогенераторний режимі.

У вентильному фотоелементі здійснюється контакт двох напівпровідників, один з яких має електронною електропровідністю, а інший - доречний. Завдяки дифузії електронів і дірок через n-р-перехід у взаємно протилежних напрямках утворюється різниця потенціалів UK. Якщо напівпровідники висвітлюються, в них за рахунок поглинання світлової енергії утворюються неосновні вільні носії заряду-електрони в р-напівпровіднику і дірки в n-напівпровіднику. Ці електрони і дірки під дією електричного поля, в свою чергу, направляються через п-р-перехід: дірки - в дірковий напівпровідник, а електрони - в електронний. Освітлення контакту призводить до порушення рівноваги основних носіїв заряду, в результаті якого потенційний бар'єр в контакті зменшується, і встановлюється новий стан рівноваги при меншому значенні його, рівному UKC.

Різниця потенційних бар'єрів в контакті напівпровідників в неосвітленому і освітленому станах називається фотоелектродвіжущей силою,

Ec = UK - UK.c.

Фото-е. д. з. тим більше, чим інтенсивніше висвітлюється напівпровідник. Після з'єднання напівпровідників виникає струм в ланцюзі, і відбувається перетворення променевої енергії в електричну.


» » » Как происходит процесс преобразования лучистой энергии в электрическую