實(shí)驗(yàn)四 硅光電池的特性測試

實(shí)驗(yàn)四硅光電池的特性測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、熟悉硅光電池的結(jié)構(gòu)與工作原理；2、掌握實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jià)元素硼、鎵等），然后在基底上擴(kuò)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(jià)元素磷、砷等），然后在基底上擴(kuò)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(hù)，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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。硅光電池的工作原理如圖4-1(c)所示。有光照時(shí)，光電池外接上負(fù)載電阻RL，此時(shí)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(fù)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟：1、了解所需單元、部件在實(shí)驗(yàn)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(shí)。開啟光源，改變照度（方法如實(shí)驗(yàn)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(shí)的電壓。開啟光源，改變照度（方法如實(shí)驗(yàn)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(fù)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(fù)載電阻RL的阻值可用萬用表測得。開啟電源，調(diào)節(jié)光強(qiáng)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(fù)載電壓關(guān)系表照度：1000LX負(fù)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