光电池的工作原理及其特性
光电池的工作原理及其特性
1.1 光电池的工作原理
在一块n形硅片表面，用扩散的方法掺入一些p型杂质，形成pn结，光这就是一块硅光电池。当照射在pn上时，如光子能量hv大于硅的禁带宽度e时，则价带中的电子跃迁到导带，产生电子空穴对。因为pn结阻挡层的电场方向指向p区，所以，任阻挡层电场的作用下，被光激发的电子移向n区外侧，被光激发的空穴移向p区外侧，从而在硅光电池与pn结平行的两外表而形成电势差，p区带正电，为光电池的正极，n区带负电，为光电池的负极。照在pn结上的光强增加，就有更多的空穴流向p区，更多的电子流向n区，从而硅光电池两外侧的电势差增加。如上所述，在光的作用下，产生一定方向一定大小的电动势的现象，叫作光生伏特效应。
1.2 硅光电池特性
1.2.1 光照特性
不同强度的光照射在光电池上，光电池有不同的短路电流isc和开路电在voc，如图1所示。由图1可知短路电流isc—光强ev特性是一条直线，即短路电流在很宽的光强范围内，与光强成线性关系，而开路电压是非线性的，而且，在当光强较小，约20mw／cm2时，短路电压就趋于饱和。因此，要想用光电池来测量或控制光的强弱，应当用光电池的短路电流特性。
1.2.2 硅光电池的光谱特性：
图2是硅光电池、硒光电池的光谱特性曲线。显而易见，不同的光电池，光谱曲线峰值的位置不同，例如硅光电池峰值波长在0.8μm左右，硒光电池在0.54μm左右。硅光电池的光谱范围宽，在0.45～1.1μm之间，硒光电池的光谱范围在0.34～0.75μm之间，只对可见光敏感。
值得注意的是，光电池的光谱曲线形状，复盖范围，不仅与光电池的材料有关，还与制造工艺有关，而且还随着环境温度的变化而变化。
1.2.3 光电池的温度特性
光电池的温度特性如图3所示。由图可知，开路电压随温度的升高而快速下降，短流电流随温度升高而缓缓增加。所以，用光电池作传感器制作的测量仪器，即使采用isc—ev特性，在被测参量恒定不变时，仪器的读数也会随环境温度的变化而漂移，所以，仪器必须采用相应的温度补偿措施。
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1.2 硅光电池特性
1.2.1 光照特性
不同强度的光照射在光电池上，光电池有不同的短路电流isc和开路电在voc，如图1所示。由图1可知短路电流isc—光强ev特性是一条直线，即短路电流在很宽的光强范围内，与光强成线性关系，而开路电压是非线性的，而且，在当光强较小，约20mw／cm2时，短路电压就趋于饱和。因此，要想用光电池来测量或控制光的强弱，应当用光电池的短路电流特性。
1.2.2 硅光电池的光谱特性：
图2是硅光电池、硒光电池的光谱特性曲线。显而易见，不同的光电池，光谱曲线峰值的位置不同，例如硅光电池峰值波长在0.8μm左右，硒光电池在0.54μm左右。硅光电池的光谱范围宽，在0.45～1.1μm之间，硒光电池的光谱范围在0.34～0.75μm之间，只对可见光敏感。
值得注意的是，光电池的光谱曲线形状，复盖范围，不仅与光电池的材料有关，还与制造工艺有关，而且还随着环境温度的变化而变化。
1.2.3 光电池的温度特性
光电池的温度特性如图3所示。由图可知，开路电压随温度的升高而快速下降，短流电流随温度升高而缓缓增加。所以，用光电池作传感器制作的测量仪器，即使采用isc—ev特性，在被测参量恒定不变时，仪器的读数也会随环境温度的变化而漂移，所以，仪器必须采用相应的温度补偿措施。
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