ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Эффективность фотодиода уменьшается с увеличением рабочей тем­пературы

Уравнение (61) показывает, что эффективность пропорциональна Vm, и по­скольку Vm падает с уменьшением Vx, достаточно изучить температурную зави­симость лишь последнего параметра.

Из уравнения (47) не очевидно, что происходит с Ух при изменении тем­пературы. Параметр kT/q обусловливает пропорциональный рост напряжения с ростом Т, в то время как член 1п(///0) влияет в противоположном направле­нии через зависимость /с от температуры. В этой ситуации должен быть прове­ден более точный анализ.

Используя данные следующего параграфа, можно записать

/0 = qrij

Здесь мы воспользовались выражением для /0

(69)

где nj — внутренняя концентрация дырок и электронов; Nd и Na — соответственно концентрация доноров и акцепторов; Лих — соответственно постоянная диф­фузии и срок жизни неосновных носителей.

Срок жизни неосновных носителей является функцией качества материала и термообработки. Он возрастает с ростом температуры. Значение постоянной диффузии зависит от степени легированности материала. Для слаболегирован­ных материалов с повышением температуры она уменьшается, а для сильноле­гированных (как это имеет место в случае фотодиодов) может даже возрастать. В любом случает температурная зависимость, связанная сВих, относительно слаба, и в рамках настоящего анализа ею можно пренебречь. Это позволяет за­писать:

(70)

Концентрация внутренних носителей — число электронов или дырок в еди­нице объема в абсолютно чистом полупроводнике (чего не бывает) — описыва­ется выражением

qV'

(72)

и, = ВТ312 ехр

2кТ

где Vg — напряжение запрещенной зоны и В — константа, изменяющаяся в зависимости от используемого материала полупроводника.

Выражение для напряжения холостого хода тогда принимает вид:

% VуА

ав2т3

кТі

— In

(73)

в котором все величины (кроме самой 7) от температуры практически не зависят Напомним, что У крайне слабо зависит от температуры.

Из предыдущего соотношения получим

кТ

•Л exр

ЯЦ

кТ

dV^ = k dT а

In

-3-

АВгТ3

300У,;

TL

Мт)

-3-§. ,74,

Здесь /0( 7) = (Т/ЗОО)3./() — плотность обратного тока насыщения, J0 — значение этой плотности при 7^=300 К.

Видно, что d VJd Т отрицательна (Vx уменьшается с ростом температуры) если

qlі кТ

In

(75)

Мт).

< з +

или

(76)

Мы используем qVg/kT =30 как репрезентативное минимальное значение.

Мы также знаем, что для отличного фотодиода, выставленного на солнце (IООО Вт/м2), отношение ///0 при 300 К равно примерно 108. И для того чтобы неравенство (76) стало невыполнимым, / должен составить около 2 млн А/м2,
что на практике невозможно. Таким образом, при вполне обоснованных пред­положениях Fx уменьшается с ростом температуры.

Теоретическая зависимость dVJdTот облученности представлена на рис. 12.17 для трех различных полупроводников. Кривые рассчитаны по соотноше­нию (74).

Очевидно, следующее:

1. Все температурные коэффициенты для напряжения холостого хода отрица­тельны и, следовательно, во всех случаях рост температуры ведет к падению Vx и соответственно к снижению мощности и уменьшению КПД.

2. Чем больше запрещенная зона, тем больше (в абсолютном значении) темпе­ратурный коэффициент для напряжения холостого хода.

3. Чем выше облученность, тем меньше температурный коэффициент.

Типичная экспериментальная зависимость напряжения холостого хода от температуры для кремниевого фотодиода изображена на рис. 12.18. Для нее температурный коэффициент равен примерно 2 мВ/К, что приблизительно со­ответствует вычисленному по уравнению (74) значению.

Высокие значения эффективности можно получить для фотоэлектрических преобразователей, работающих при большой степени концентрации светового потока, т. е. при больших интенсивностях облучения полупроводника. Одна­ко увеличение коэффициента концентрации ведет к повышению температуры фотодиода и отрицательно сказывается на КПД. Таким образом, для того что­бы получить энергетическую выгоду от повышения концентрации, необходимо обеспечивать адекватное охлаждение полупроводника. Кремний имеет более высокую теплопроводность, чем арсенил галлия, что является его несомненным преимуществом с точки зрения обеспечения охлаждения.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче­ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа? Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А …

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может ■сремещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

При изменении температуры некоторого фиксированного коли­чества газа будет меняться его внутренняя энергия. Если при этом объем газа остается постоянным (например, газ помещен в сосуд с жесткими стенками), то изменение его …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.