硅光电池特性研究实验数据处理

硅光电池实验报告本实验主要介绍了硅光电池的基本工作原理和实验步骤，以及实验结果与分析。

一、实验目的1.了解硅光电池的基本原理和结构。

2.通过实验测量硅光电池的电流和电压，了解其基本特性。

3.利用测量结果计算硅光电池的效率。

二、实验原理硅光电池是一种将太阳能转化为电能的器件。

其基本原理是利用硅的P-N结，将太阳能转换成电能。

硅光电池的基本结构如图1所示。

太阳能照射在硅光电池的P-N结上，使之内部产生电子和空穴，形成电荷对。

由于P-N结两侧的导体是一个正极，一个负极，所以电荷对被分离开来，形成电流。

这就完成了将太阳能转换为电能的过程。

三、实验步骤1.将硅光电池连接到直流电源上，设定电源的电压为0V。

2.打开电源开关，调节电源输出电压，从0V开始，每隔0.1V记录一次硅光电池的输出电流和电压。

3.将步骤2中记录的数据绘制出输出电压与输出电流的关系曲线。

4.根据输出电流和电压的数据，计算硅光电池的效率。

四、实验结果与分析从图中可以看出，当硅光电池的输出电压逐渐增加时，输出电流也逐渐增加。

当输出电压到达0.4V时，输出电流达到了最大值，此时的最大输出电流为1.56mA。

随后，随着输出电压的进一步增加，输出电流逐渐减小，直到输出电压增长到0.52V时，输出电流降到了0。

根据以上实验数据可以计算硅光电池的效率。

所谓硅光电池的效率，就是指将太阳能转换成电能的比率。

硅光电池的效率 = 输出功率 / 太阳能照射的面积输出功率可以根据实验数据计算出来：最大输出电流 I = 1.56mA输出功率 P = V * I = 0.624mW太阳能照射的面积一般是由硅光电池的面积来决定的。

假设本实验使用的硅光电池面积为200mm^2，则太阳能照射的面积为0.02dm^2。

硅光电池的效率η = 0.624mW / 0.02dm^2 = 31.2%五、实验结论通过本次实验，我们深入了解了硅光电池的基本原理和结构，掌握了硅光电池的测量方法，以及计算其效率的方法。

实验七硅光电池特性光电池是一种光电转换元件，它不需外加电源而能直接把光能转换为电能。

光电池的种类很多，常见的有硒、锗、硅、砷化镓、氧化铜、氧化亚铜、硫化铊、硫化镉等。

其中最受重视、应用最广的是硅光电池。

硅光电池是根据光生伏特效应而制成的光电转换元件。

它有一系列的优点：性能稳定，光谱响应范围宽，转换效率高，线性相应好，使用寿命长，耐高温辐射，光谱灵敏度和人眼灵敏度相近等。

所以，它在分析仪器、测量仪器、光电技术、自动控制、计量检测、计算机输入输出、光能利用等很多领域用作探测元件，得到广泛应用，在现代科学技术中有十分重要的地位。

通过实验对硅光电池的基本特性和简单应用作初步的了解和研究，有利于了解使用日益广泛的各种光电器件。

具有十分重要的意义。

【实验目的】1．掌握PN结形成原理及其单向导电性等工作机理。

2．了解LED发光二极管的驱动电流和输出光功率的关系。

3．掌握硅光电池的工作原理及负载特性。

【实验仪器】1．THKGD-1型硅光电池特性实验仪。

2．函数信号发生器。

3．双踪示波器。

【实验原理】1．引言目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

THKGD-1型硅光电池特性实验仪主要由半导体发光二极管恒流驱动单元，硅光电池特性测试单元等组成。

2．PN结的形成及单向导电性采用反型工艺在一块N型（P型）半导体的局部掺入浓度较大的三价（五价）杂质，使其变为P型（N型）半导体。

如果采用特殊工艺措施，使一块硅片的一边为P型半导体，另一边为N型半导体则在P型半导体和N型半导体的交界面附近形成PN结。

PN结是构成各种半导体器件的基础，许多半导体器件都含有PN结。

如图7-1所示，Θ代表得到一个电子的三价杂质（例如硼）离子，带负电； 代表失去一个电子的五价杂质（例如磷）离子，带正电。

硅光电池基本特性的研究太阳能是一种清洁能源、绿色能源，许多国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究和利用。

硅光电池是一种典型的太阳能电池，在日光的照射下，可将太阳辐射能直接转换为电能，具有性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等一系列优点，是应用极其广泛的一种光电传感器。

因此，在普通物理实验中开设硅光电池的特性研究实验，介绍硅光电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。

[实验目的]1．测量太阳能电池在无光照时的伏安特性曲线；2.测量太阳能电池在光照时的输出特性，并求其的短路电流I SC、开路电压U OC、最大FF3.测量太阳能电池的短路电流I及开路电压U与相对光强J /J0的关系，求出它们的近似函数关系；[实验原理]1、硅光电池的基本结构目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

零偏反偏正偏图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P 型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。

当PN 结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN 结的单向导电性,电流方向是从P 指向N 。

硅光电池基本特性的研究太阳能是一种清洁能源、绿色能源，许多国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究和利用。

硅光电池是一种典型的太阳能电池，在日光的照射下，可将太阳辐射能直接转换为电能，具有性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等一系列优点，是应用极其广泛的一种光电传感器。

因此，在普通物理实验中开设硅光电池的特性研究实验，介绍硅光电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。

[实验目的]1．测量太阳能电池在无光照时的伏安特性曲线；2.测量太阳能电池在光照时的输出特性，并求其的短路电流 I SC 、开路电压 U OC 、最大FF3.测量太阳能电池的短路电流 I 及开路电压U 与相对光强 J /J 0 的关系，求出它们的近似函数关系；[实验原理]1、硅光电池的基本结构目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN 结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

图2-1是半导体PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P 型和N 型半导体材料结合时，由于P 型材料空穴多电子少，而N 型材料电子多空穴少，结果P 型材料中的空穴向N 型材料这边扩散，N 型材料中的电子向P 型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P 型区出现负电荷，N 型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN 结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。

当PN 结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN 结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN 结的单向导电性,电流方向是从P 指向N 。

硅光电池特性研究硅光电池特性研究【实验目的】1.了解硅光电池工作原理2.掌握硅光电池的工作特性。

【实验原理】硅光电池是根据光伏效应而制成的将光能转换成电能的一种器件，它的基本结构就是一个P-N 结。

硅光电池P-N 结的制造，一般是在P 型硅片上扩散磷形成N 型薄层，是N/ P 型电池。

也可在N 型硅片上扩散硼形成P 型薄层，形成P/N 型电池。

光电池是在N（P）型硅基底上扩散P（N）型杂质并作为受光面，构成个P-N 结后，再经过各种工艺处理，分别在基底和光敏面上制作输出电极，涂上二氧化硅作保护膜（一方面起防潮保护作用，另一方面对入射光起抗反射作用），即成硅光电池（图1 所示）。

图 1 硅光电池结构1、P-N 结偏置特性当P 型和N 型半导体材料结合时，由于P 型材料空穴多电子少，而N 型材料电子多空穴少，结果P 型材料中的空穴向N 型材料这边扩散，N 型材料中的电子向P 型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P 型区出现负电荷，N 型区带正电荷，形成一个势垒。

由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN 结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。

当PN 结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN 结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，使势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，这就是PN 结的单向导电性，电流方向是从P 指向N。

图2 所示是半导体PN 结在零偏、反偏、正偏下的耗尽区。

(a)零偏(b) 反偏(c) 正偏图 2 硅光电池PN 结在零偏，反偏和正偏下的耗尽区2、光伏效应当硅光电池PN 结处于零偏或反偏时，在它们的结合面耗尽区存在一内电场，当有光照时，电池对光子的本征吸收和非本征吸收都产生光生载流子，但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。

入射光子将把处于价带中的束缚电子激发到导带，激发出的电子空穴对在内电场作用下分别飘移到N 型区和P 型区，当在PN 结两端加负载时就有一光生电流流过负载。

硅光电池实验报告硅光电池实验报告引言：近年来，随着能源危机的日益严重和环境污染问题的日益突出，绿色能源的研究和应用逐渐成为全球关注的焦点。

硅光电池作为一种新型的太阳能电池，具有高效、环保等优点，受到了广泛的关注和研究。

本实验旨在探究硅光电池的工作原理以及其在太阳能转换中的应用。

实验目的：1. 了解硅光电池的工作原理；2. 掌握硅光电池的制备方法；3. 分析硅光电池的性能参数。

实验原理：硅光电池是一种利用硅材料的半导体特性将太阳光能转化为电能的装置。

其工作原理基于光生电压和光生电流效应。

当光照射到硅光电池上时，光子能量被硅材料吸收，使硅中的电子被激发，从而产生电流。

硅光电池通过将这种光生电流引导出来，经过电路的控制和调节，最终将太阳能转化为电能。

实验步骤：1. 实验前准备：准备所需的硅光电池样品、光源、电源等设备；2. 制备硅光电池：将硅光电池样品固定在透明的基座上，确保光线能够正常照射到样品表面；3. 连接电路：将硅光电池与电源、电流表和电压表连接起来，确保电路的正常工作；4. 测量性能参数：通过改变电压和电流的值，记录硅光电池的电流-电压特性曲线，并计算出其最大功率点。

实验结果与分析：通过实验测量，获得了硅光电池的电流-电压特性曲线。

根据曲线，我们可以得到硅光电池的最大功率点。

在实验中，我们发现最大功率点通常出现在硅光电池的额定工作电压附近。

这意味着在实际应用中，我们应该将硅光电池的工作电压调整到最大功率点，以获得最高的能量转换效率。

此外，我们还计算了硅光电池的效率。

效率是指硅光电池将太阳能转化为电能的比例。

通过实验数据的分析，我们可以得到硅光电池的效率约为15%。

这意味着硅光电池能够将太阳能的15%转化为电能，虽然这个转化效率相对较低，但仍然具有一定的应用前景。

讨论与展望：硅光电池作为一种新型的太阳能电池，具有广阔的应用前景。

然而，目前硅光电池的效率仍然较低，制造成本也较高，限制了其在实际应用中的推广。

硅光电池特性的研究实验报告硅光电池特性的研究实验报告引言：太阳能作为一种清洁、可再生的能源，受到了广泛的关注和研究。

而硅光电池作为太阳能电池的主要类型之一，其特性的研究对于提高太阳能转换效率具有重要意义。

本实验旨在通过对硅光电池的特性进行研究，探索其在不同条件下的性能表现，为太阳能利用的进一步发展提供参考。

实验一：光照强度对硅光电池特性的影响在此实验中，我们将调节光照强度，分别测量不同光照强度下硅光电池的输出电压和电流，并计算出对应的功率。

实验结果显示，随着光照强度的增加，硅光电池的输出电压和电流均呈现出增加的趋势。

这是因为光照强度的增加导致硅光电池中光生载流子的产生增加，从而提高了电流的大小。

同时，光照强度的增加也增加了光生载流子的迁移速率，从而提高了输出电压。

然而，当光照强度超过一定阈值后，硅光电池的输出电压和电流增长的速度减缓，甚至趋于饱和。

这是因为光生载流子的产生速率和复合速率达到平衡，导致输出电流和电压不再继续增加。

实验二：温度对硅光电池特性的影响在此实验中，我们将调节硅光电池的工作温度，分别测量不同温度下硅光电池的输出电压和电流，并计算出对应的功率。

实验结果显示，随着温度的升高，硅光电池的输出电压和电流均呈现出下降的趋势。

这是因为温度的升高导致硅光电池内部电阻增加，从而限制了电流的流动。

同时，温度的升高也会增加载流子的非辐射复合速率，降低了光生载流子的寿命，导致输出电流减小。

此外，温度的升高还会增加硅光电池的本底电流，进一步降低了输出电流和电压。

实验三：光照强度和温度的联合影响在此实验中，我们将同时调节光照强度和温度，研究它们对硅光电池特性的联合影响。

实验结果显示，光照强度和温度的变化对硅光电池特性有着复杂的影响。

当光照强度较低且温度较高时，硅光电池的输出电流和电压均较低。

这是因为低光照强度下光生载流子的产生减少，而高温下电阻增加和非辐射复合速率增加导致电流和电压的降低。

相反，当光照强度较高且温度较低时，硅光电池的输出电流和电压均较高。

硅光电池特性测试实验报告硅光电池特性测试实验报告系别：电子信息工程系班级：光电08305班组长：祝李组员：贺义贵、何江武、占志武实验时间：2010年4月2日指导老师：王凌波2010.4.6目录一、实验目的二、实验内容三、实验仪器四、实验原理五、注意事项六、实验步骤七、实验数据及分析八、总结一、实验目的1、学习掌握硅光电池的工作原理2、学习掌握硅光电池的基本特性3、掌握硅光电池基本特性测试方法4、了解硅光电池的基本应用二、实验内容1、硅光电池短路电路测试实验2、硅光电池开路电压测试实验3、硅光电池光电特性测试实验4、硅光电池伏安特性测试实验5、硅光电池负载特性测试实验6、硅光电池时间响应测试实验7、硅光电池光谱特性测试实验设计实验1：硅光电池光控开关电路设计实验设计实验2：简易光照度计设计实验三、实验仪器1、硅光电池综合实验仪 1个2、光通路组件 1只3、光照度计 1台4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根6、三相电源线 1根7、实验指导书 1本8、20M 示波器 1台四、实验原理1、硅光电池的基本结构目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

零偏反偏正偏图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。

硅光电池特性实验硅光电池是一种能够将太阳能转化为电能的半导体器件。

在这个实验中，我们将探究硅光电池的特性，包括其随着光照强度、温度和负载电阻的变化，以及其I-V曲线和P-V 曲线。

实验材料：1.硅光电池2.台式数字万用表3.90W白色LED灯4.恒流源5.电阻箱实验步骤：1.电路连接：将硅光电池通过恒流源连接到数字万用表上，并用电阻箱连接一个负载电阻。

2.测量I-V曲线：将电路连接好后，使用数字万用表测量电路中的电流和电压，记录数据。

3.测量P-V曲线：根据上一步测量所获得的数据，计算出该电路对应的功率，并绘制出P-V曲线。

4.测量光照强度对硅光电池输出功率的影响：在不同光照强度下，使用相同的负载电阻测量输出功率，并绘制出曲线。

5.测量温度对硅光电池输出功率的影响：在不同温度下，使用相同的负载电阻测量输出功率，并绘制出曲线。

6.观察负载电阻对硅光电池输出功率的影响：在相同光照强度和温度下，使用不同的负载电阻测量输出功率，并绘制出曲线。

实验结果：1.I-V曲线和P-V曲线：随着电压的增加，电流也会逐渐增加，但当电压达到一定值后，电流增加缓慢。

而功率则是电流和电压的乘积，呈现出一个“山峰”状的曲线，当电压达到一个最大值后，功率也会达到最大值，随后急剧下降。

2.光照强度对输出功率的影响：当光照强度增加时，输出功率也会随之增加。

但是当光照强度超过一定范围后，输出功率不再增加，反而开始下降。

3.温度对输出功率的影响：随着温度的升高，输出功率逐渐下降。

这是因为高温会使硅光电池的导电能力下降，从而降低其输出功率。

4.负载电阻对输出功率的影响：负载电阻的变化会影响电路中的电流和电压，从而对输出功率产生影响。

当负载电阻较小时，电路的电流较大，但电压较小，这会导致输出功率较低。

而当负载电阻较大时，电路的电流较小，但电压较大，可以使输出功率达到最大值。

结论：通过本次实验，我们得到了以下结论：1.硅光电池的I-V曲线和P-V曲线呈现出一定规律性，当电压达到一定值后，电流增加缓慢，随后Gong率开始下降。

硅光电池检测实验报告
实验目的：
本实验旨在通过对硅光电池的检测，了解其性能参数，并分析其工作原理。

实验装置：
1. 硅光电池
2. 多用表
3. 光源
4. 直流电源
实验步骤：
1. 将硅光电池连接到多用表，设置为电流测量模式。

2. 调整光源的距离，使得光线垂直照射到光电池表面。

3. 打开直流电源，接通电流。

4. 记录电流表的示数，即为硅光电池的输出电流值。

5. 关闭直流电源。

实验结果：
根据实验得到的数据，我们得到了硅光电池的输出电流值。

实验讨论：
根据实验结果可以得知，硅光电池输出的电流是由光照强度所引起的。

光照强度越大，输出电流就越大。

这是因为光照能够激发硅光电池中的光生电荷，从而产生电流。

硅光电池的工作原理是光生电荷的电场效应，通过电场的作用使得电荷能够在电极之间形成电流。

结论：
通过本实验，我们了解了硅光电池的工作原理，并获得了硅光电池的输出电流值。

硅光电池是一种将光能转化为电能的光电转换装置，在太阳能发电和其他光电应用中具有重要的应用价值。

实验五十二硅光电池特性的研究一、实验目的1．掌握PN结形成原理及其工作机理；2．了解LED发光二极管的驱动电流和输出光功率的关系；3．掌握硅光电池的工作原理及其工作特性。

二、仪器设备1．TKGD�D1型硅光电池特性实验仪；反偏正偏零偏 2．信号发生器； 3．双踪示波器。

图 1. 半导体PN结在零偏�p反偏�p正偏下的耗尽区三、实验原理1．引言目前半导体光电探测器在数码摄像�p光通信�p太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理�p光电效应理论和光伏电池产生机理。

图1是半导体PN结在零偏�p反偏�p正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两图2. 发送光的设定、驱动和调制电路框图侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。

当PN结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN结的单向导电性,电流方向是从P指向N。

2.LED的工作原理当某些半导体材料形成的PN结加正向电压时,空穴与电子在PN结复合时将产生特定波长的光，发光的?p?hc/Eg（1）波长与半导体材料的能级间隙Eg有关。

发光波长λp可由下式确定：式(1)中h为普朗克常数，c为光速。

在实际的半导体材料中能级间隙Eg有一个宽度，因此发光二极管发出光的波长不是单一的，其发光波长半宽度一般在25～40nm左右，随半导体材料的不同而有差别。

234实验五十二 硅光电池特性的研究一、实验目的1．掌握PN 结形成原理及其工作机理； 2．了解LED 发光二极管的驱动电流和输出光功率的关系；3．掌握硅光电池的工作原理及其工作特性。

二、仪器设备1．TKGD ―1型硅光电池特性实验仪； 2．信号发生器；3．双踪示波器。

三、实验原理1．引言目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN 结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

图1是半导体PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P 型和N 型半导体材料结合时，由于P 型材料空穴多电子少，而N 型材料电子多空穴少，结果P型材料中的空穴向N 型材料这边扩散，N 型材料中的电子向P 型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P 型区出现负电荷，N 型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN 结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。

当PN 结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN 结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN 结的单向导电性,电流方向是从P 指向N 。

2.LED 的工作原理当某些半导体材料形成的PN 结加正向电压时,空穴与电子在PN 结复合时将产生特定波长的光，发光的波长与半导体材料的能级间隙E g 有关。

发光波长λp可由下式确定：式(1)中h 为普朗克常数，c 为光速。

在实际的半导体材料中能级间隙E g 有一个宽度，因此发光二极管发出光的波长不是单一的，其发光波长半宽度一般在25～40nm 左右，随半导体材料的不同而有差别。

发光二极管输出光功率P 与驱动电流I 的关系由下式决定：式(2)中，η为发光效率，E p 是光子能量，e 是电荷常数。

试验五十二硅光电池特征研究一、 试验目1．掌握PN 结形成原理及其工作机理; 2．了解LED 发光二极管驱动电流和输出光功率关系;3．掌握硅光电池工作原理及其工作特征。

二、 仪器设备1．TKGD ―1型硅光电池特征试验仪;2．信号发生器;3．双踪示波器。

三、 试验原理1．引言现在半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用, 硅光电池是半导体光电探测器一个基础单元, 深刻了解硅光电池工作原理和具体使用特征能够深入领会半导体PN 结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

图1是半导体PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下耗尽区, 当P 型和N 型半导体材料结合时, 因为P 型材料空穴多电子少, 而N 型材料电子多空穴少, 结果P 型材料中空穴向N 型材料这边扩散, N 型材料中电子向P 型材料这边扩散, 扩散结果使得结合区两侧P 型区出现负电荷, N 型区带正电荷, 形成一个势垒, 由此而产生内电场将阻止扩散运动继续进行, 当二者达成平衡时, 在PN 结两侧形成一个耗尽区, 耗尽区特点是无自由载流子, 展现高阻抗。

当PN 结反偏时, 外加电场与内电场方向一致, 耗尽区在外电场作用下变宽,使势垒加强; 当PN 结正偏时, 外加电场与内电场方向相反, 耗尽区在外电场作用下变窄, 势垒减弱,零偏 反偏 正偏 图 1. 半导体PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下耗尽区图 2. 发送光设定、 驱动和调制电路框图 图 3. LED 发光二极管正弦信号调制原理使载流子扩散运动继续形成电流, 此即为PN 结单向导电性,电流方向是从P 指向N 。

2.LED 工作原理当一些半导体材料形成PN 结加正向电压时,空穴与电子在PN 结复合时将产生特定波长光, 发光波长与半导体材料能级间隙E g 相关。

发光波长λp 可由下式确定:式(1)中h 为普朗克常数, c 为光速。

在实际半导体材料中能级间隙E g 有一个宽度, 所以发光二极管发出光波长不是单一, 其发光波长半宽度通常在25～40nm 左右, 随半导体材料不一样而有差异。