Фотоэлектрик эффект деген не?

Айқындық энергиясы айнымалы өндірісші заттарда электр энергиясына айналу эффектісі фотоэлектрдік эффект деп аталады. Бұл түсіндірілетіндей, айқындық энергиясы ортақ процесстен өтпей, турағанмен электр энергиясына айналады. Фотоэлектрдік эффектті көрсету үшін силициум кристалы блогын қарастырайық.
Бұл блогтың жоғарғы бөлігі донорлы зәйнеттермен, ал төменгі бөлігі акцепторлы зәйнеттермен өнделген. Сондықтан n-түрлі аймақтағы тұрақты электрондар саны p-түрлі аймаққа қарағанда жоғары, ал p-түрлі аймақтағы басырулар саны n-түрлі аймаққа қарағанда жоғары болады. Блогтың аймақ сызығы арқылы заряд носытшыларының концентрациясының деңгейі жоғары болады. N-түрлі аймақтағы тұрақты электрондар p-түрлі аймаққа өтуге тырысады, ал p-түрлі аймақтағы басырулар n-түрлі аймаққа өтуге тырысады. Бұл заряд носытшыларының природасына қарай, олар әрқашан жоғары концентрациядан төмен концентрацияға өтеді. N-түрлі аймақтағы әрбір тұрақты электрон p-түрлі аймаққа өткенде, ол n-түрлі аймақта позитивті донорлы ионды қалдыратын.

Бұл себептен, n-түрлі аймақтағы әрбір тұрақты электрон нейтраль донорлы атомнан өнеді. Сол сияқты, p-түрлі аймақтағы басыру n-түрлі аймаққа өткенде, ол p-түрлі аймақта теріс акцепторлы ионды қалдыратын.

Мысалы, p-түрлі аймақтағы әрбір басыру акцепторлы атомнан өнеді. Екеуінің де иондары, дегеніміз, донорлы иондар мен акцепторлы иондар кристалдық структурда өз орнында қалыптасқан және қозғалыспен жоқ. Айқын емес, n-түрлі аймақтағы p-түрлі аймаққа ең жақын тұрақты электрондар p-түрлі аймаққа өтеді, сонымен n-түрлі аймақта аймақ сызығына жақын орналасқан позитивті донорлы иондар слойы қалыптасады.

Сол сияқты, p-түрлі аймақтағы n-түрлі аймаққа ең жақын тұрақты басырулар n-түрлі аймаққа өтеді, сонымен p-түрлі аймақта аймақ сызығына жақын орналасқан теріс акцепторлы иондар слойы қалыптасады. Бұл позитивті және теріс иондар концентрация слойы аймақ сызығы арқылы электр магниттік поле қалыптасады, ол n-түрлі аймақтан p-түрлі аймаққа бағытталған. Электр магниттік поле қатарынан кристалдағы заряд носытшылар өзінің бағытына қозғалады. Біздің білетінібізше, позитивті заряд әрқашан электр магниттік поледің бағытына қозғалады, сондықтан n-түрлі аймақтағы позитивті басырулар (егер бар болса) аймақ сызығының p-түрлі жағына қозғалады.

Басқа жағынан, p-түрлі аймақтағы теріс зарядталған электрондар (егер бар болса) n-түрлі аймаққа қозғалады, себебі теріс заряд әрқашан электр магниттік поледің бағытына қарсы қозғалады. P-n аймақы арқылы заряд носытшылардың диффузиясы және қозғалысы үнемі қалады. Заряд носытшылардың диффузиясы аймақ сызығы арқылы потенциалдық барьерді қалыптасып, қалыптасқан барьердің қалыңдығын арттырады, ал заряд носытшылардың қозғалысы барьердің қалыңдығын азайтады. Нормалды температуралық теңсіздік шартында және сыртқы күш жоқ болғанда, заряд носытшылардың диффузиясы және қозғалысы тең және қарама-қарсы болады, сондықтан потенциалдық барьердің қалыңдығы сақталады.

Енді силициум кристалы блогының n-түрлі жағы күн нурлануына қатысты болады. Бірнеше фотондар силициум блогына қабылдайды. Кейбір қабылдап алған фотондардың энергиясы силициум атомдарының валенттік және кондуктивті бандарының арасындагы энергия аралығынан жоғары болады. Сондықтан, силициум атомдарының валенттік электрондарының коовалентті біріктірістерінде бірнеше валенттік электрондар әрекеттеледі және біріктірістерден шығып, біріктірістерде басыру қалдыратын. Сондықтан, кристалда инциденттік айқындықтан электрон-басыру парлары қалыптасады. N-түрлі жағында қалыптасқан электрон-басыру парларының басырулары көптеген электрондар (бірінші рет қатысушылар)мен рекомбинацияға қолданылатын ықтималдықты қамтамасыз етеді. Сондықтан, күн энергиясы модулі осылай құрылған, ол инциденттік айқындықтан қалыптасқан электрондар немесе басырулар бірінші рет қатысушылармен рекомбинацияға қолданылуына болмайтын ықтималдықты береді.

Әртүрлі өндірісші зат (силициум) мынадай өнделген, p-n аймақы модулінің ашық бетіне өте жақын орналасқан. Егер электрон-басыру пары аймақтың миноритарлық қатысушылардың диффузиялық ұзындығында қалыптасса, электрон-басыру парының электрондары n-түрлі аймаққа, ал басырулары p-түрлі аймаққа аймақтың электр магниттік полясының әсерінен қозғалады. Сонымен, орташа әдіске, бұл ағым сыйымдылығындағы сыртқы циктегі ағымға үлес қосады.

Жазба: Оригиналды сыйлаңыз, жаксы мақалалар бөлісу арқылы жеткізілетін, егер авторлық құқықтарына жол берілсе, жою үшін хабарласыңыз.