开封市政太阳能路灯厂家

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今年夏天可谓是，数十年来平均温度高的一年了，持续一周多的连续40°C高温，但是面对这种高温天气，我们的开封太阳能路灯产品根本无所谓拒，所有开封太阳能路灯的部件中，对环境要求高的是我们的胶体免维护蓄电池，但是我们的胶体电池的正常工作温度环境是零下40度至80度的范围，所以不论您的太阳能路灯装在中国冷的北方，亦或是中国的新四大火炉，我们江苏斯美尔光电科技有限公司生产的开封太阳能路灯依旧能够正常稳定的工作，不会因为小小的气温改变而出现什么差错。

 开封市政太阳能路灯厂家排名流子简介1载流子的定义，从上面的表述可知，半导体在0K时，电子填满价带，导带是空的，不能导电。但是若温度大于0K,由于温度的影响，电子在热激发下有可能克服原子的束缚而跳跃出来，使其价键断裂，这个电子就可以离开原来位置而在整个晶体中活动。也就是电子由价带跃迁到导带成为能导电的自由电子；与此同时，在价键中留下一个空位，称为空穴。空穴可以被相邻满键上的电子填充而出现新的空穴，这样，空穴不断被电子填充，又不断产生新的空穴，结果形成空穴在晶体内的移动。空穴可以被看成一个带正电的粒子，其所带的电荷与电子相等，但符号相反。在半导体中这样的自由电子和空穴统称为载流子。单位体积的载流子数目，称为载流子浓度，其中，电子浓度用〃表示，空穴浓度用P表示。一般情况下.自由电子和空穴在晶体内的运动是无规则的，因而并不产生电流。材料分为绝缘体、半导体和导体三类。在绝缘体中.材料的带隙很宽.在室温下，热能只可将很少的电子从价带激发到导带，载流子数目很少.所以材枓是不良导体。而金属中的带隙很小或者没有带隙，在金属中总是有大量的载流子.因此金属是良导体。半导体则介于绝缘体和金属之间。在室温下，价带中的一些电子受到激发可以得到足够的热能?越过带隙到达导带，因而在这些半导体材料内便会产生一定数量的载流子.增加电流的传输能力=本征半导体及掺杂，本征半导体通常是指这样一种半导体材料.即它的杂质含量小于热激发的电子数和空穴数，或者本征半导体是没有添加其他杂质的天然材料s在热平衡条件下.本征半导体中电子浓度和空穴浓度相等，即.如在室温下.硅的1为了获得所需性能的材料，人们人为地将某种杂质添加到半导体忖料中.这样的过程称为掺杂。硅是IV族元素，四个价电子与周围的四个硅原子形成共价键如果在硅中掺人V族元素，如磷或砷，如图4-6(b)所示.那么V族元素中的四个价电子与尚围的四个硅原子形成共价键，还剩一个电子，它无法进入共价键结构.因而它的束缚很弱迮室温下.该电子很容易挣脱晶格的束缚而自由运动，形成载流子。因此，这类V族元素的杂质起到提供电子的作用，称为施主型杂质，该杂质的浓度用/Vd表示。这样的半导体材料则称为M'S半导体.其中.电子为多数载流子（简称多子），而空穴为少数载流子（简称少子）。若在硅中掺人U1族元素，如硼，如图4-6(a)所示，土彳硼和相邻的卩L1个硅原子做共价键结合时，还少一个电子，所以要从其他硅原子的价键中获取一个电子来填补。这样就在硅中产生了—个空穴，而硼原子则由于接受了一个电子而成为带负电的硼离子。这样丨丨丨族元素在材料中起到接受电子而产生空穴的作用，所以称为受主塑杂质，该半泞体付料称为P咽半导体.其中，空穴数目远远超过电子数目，导电主要由空穴决定，因此空穴为多数载流子，而电子为少数载流子下面再从能带的角度来形象地解释掺杂作用。如图4-7所示，在杂质半导体中，杂质原子的电子或空穴的能级处于禁带之中，形成杂质能级。按照杂质能级在禁带中的位置，可以分为深杂质能级和浅杂质能级。在禁带中远离导带或价带的杂质能级称为深杂质能级，而将靠近导带或价带的能级称为浅杂质能级，当电子或空穴吸收能量时.施主或受主能级上的电子或空穴将被释放出来.跳到导带或价带上而形成能自由移动的载流子，这样的过程称为电离，电离过程所需的能量称为电离能。由于电离能很小，在一般的使用温度下.N型半导体的施主型杂质和P型半导体的受主型杂质JL乎全部电离。因此从能带理论看，掺杂就是改变半导体能带中电子多少的手段.掺进施主型杂质.相当于给能带里放进一些电子；而掺进受主型杂质，相当于从能带里取走一些电子（也可以说是加入一些空穴）。

 开封市政太阳能路灯厂家全套生产态密度和费米分布函数当能量时是允许能带.但是每个能级上所能存在的状态数却是不一样的，通常把对状态的能量分布称为态密度，用仏（￡：)表示导带中态密度，心（￡)表示价带中态密度，物理含义为在单位体积单位能量间隔内的量子态数，即量子态数/cm3?eV。在半导体材料中，态密度随能级呈抛梅钱形增加的关系，即（￡—&)12或（Ev—E)l/2越大时，态密度也越大。从态密度可求得已知能量内的状态数，但是电子并不一定会占据该状态，即电子占据允带中某一状态是遵循一定概率的，这个概率称为费米分布函数/(￡)。它描述在热平衡条件下，能量为的有效状态被电子占据的概率，用数学公式可表示为,(E)_j^(E-Ef)/hT    (4_1)式中，为费米能级4为玻尔兹曼常数；了为温度。当温度趋向于零度时，若￡<EK，则/(E)—1;若￡>FF，则/(￡)—0。也就是说，在零度时.能量比小的量子态全被电子占据/而能量比&大的量子态全部是空的。当温度大于零度时，￡：,.时，则/(￡)=12.因此，费米能级可以理解为电子出现慨率为]/2时所对应的能级：当时.则/(E)+】2;，f:hY时./(￡)>1/2。而费米能级的位置往往与掺杂元尜和浓度有关.N咽半导体中的费米能级处于禁带中央到导带之间，掺杂浓度越大.则费米能级越接近导带，如图1-8所示相反.P型半导体中的费米能级处于价带与禁带中央之间.掺杂浓度越大.则费米能级越接近价带：3掺杂浓度非常高时.费米能级到达导带底或价带顶甚至"r能进到导带或价带中?这时/i?:赀米能级以下或以上的导带或价带能级将大部分被电子或空穴所填满.这种情况称为|u子或々:穴的简并.这种半导体则称为简并半导体。平衡时载流子浓度，根据上面介绍知道，仏（￡：)df：可以用来表濠在能*F到E^(丨E间单位体积内导带状态的数目，而电子占据能量为E的概率为/(￡).因此.在￡到dEN单位体积导带内共有&(￡：>/(E)d￡：个电子.将它对带进行积分.就得到丫导带屮的电F总玫.因此终得到结果为/J=\Vr'   V"   (4-3)式屮，分别代表导带和价带的有效态密度..对于本征半导体的特殊情况.设"二.则>1,=Nce'L,1''"=N,v''''"    (4-4)根据上式可求出/V,.、/Vv为N,=       ,,，、-K，tT.hv1'       丨:…丨   (4-5)后，将式（4-5)代人式（.13)以消去、A/\可得"="丨…(4-6)上式适用于所有平衡状态下的半导体材料.可以符出?乍征载流子浓度在对载流子浓度进行定量计算时具有重要意义。若将上式两边相乘.可以得到一个重要的关系式:>ip=>i;(4-7)乘积的关系式在实际的计算中是非常有用的。如果LL知某种载流子的浓度，使用式(4-7)就可以得到另一种载流子的浓度，同时该式乂说明.(Y:-定的温度下.任何非简并半导体的平衡载流子浓度的乘枳等于该温度时本征栽流子浓度的平4所含杂质无关。1漂移，漂移的定义和图像，带电粒子在外电场作用下的运动定义为漂移。在半导体内载流子的漂移运动从微观上可描述如下（见图49:&一块均匀，导体的两端加电压.则半导体内部就形成电场￡：.带正电的空穴受电场力的作用.按照电场的方向做加速运动；而带负电的电子的运动方向与电场方向相反。由于电离的杂质职子和热振动的晶格原子不断地与载流子发生碰撞，因此碰撞后载流子的加速度不断改变.位是总的净结果仍为载流子沿着电场方向的运动。从微观I:仔细分折单个载流子的漂移运动是非常复杂和相当烦琐的。幸运的是.可测量性是宏观可观测的.它丨N反映r载流子平均或整体的运动。在任意给定的时间间隔内所有电子或空穴的平均.对于每种载流子运动所产的结果.可表示为固定的漂移速度项.即％，换句话说.在宏观尺度上.漂移R不过足?看得见所有类型的载流子.沿着电场方向平行或反平行方向以固定的速度运动而已。漂移电流，载流子漂移的结果是在半导体内部产生电流的流动.即/(电流）=单位时间内流过垂直于电流流动方向任意平面上的电荷数。如图i-10所不，若考虑P塑半导体棒，其有效截面积为A.对于棒内任意选择的垂直于抑的平面可得=丨A电流通常表示为一个标量，而事实上电流应该是一个矢量，更常用的是电流密度J?./的方向与电流的方向一致并且等于荦位面积上电流的大小，可表示为/丨,,丨=("抑‘丨(4-9)既然漂移电流的产生是由外加电场引起的，因此电流密度也必然1彳电场强度F有关?这主要体现在％与￡：的依赖关系为在式（4-10)中，出现了一个新的物理量^.这是半导体材料中一个非常重要的量，称为迁移率，是表示由漂移引起的电子和空穴传输性质的重要参数之一。这里用&表示电子迁移率?用表不空穴电移率，它的单位为cnrV?s。温度为300K时./V?=10ncm.乂二价丨哪：的掺杂硅计算得?s",，11500px:/V.s。又如.高纯净砷化镓材料.在室温下的迁移率分别为,u,,^8000CnrV10pxVV*s。这些数值对于数值的比较和计算结果的数量级验证是很有用的。对于硅和砷化镓，/』?>/iP在常用半导体中.对于给定掺杂浓度和系统温度f,,一般总是大于。迁移率的大小受到散射、掺杂与温度的影响。散射越叫显.则载流子在晶体中的碰撞就越频繁，使迁移率变小。根据迁移率和散射的数量关系式发现.若载流子的有效质量越大，则迁移率越小。例如，砷化镓中电子的有效质量比硅的小.W此它的迁移率就比硅的高。

迁移率与掺杂的关系主要体现在：当掺杂浓度较低时.载流子的迁移率基本上与掺杂无关.而当掺杂浓度较高时.迁移率会随着掺杂浓度的增加而单调减小.，迁移率还会随温度的增加而逐渐减小。扩散，扩散是粒子有趋向地扩展的过程，即由于粒子的无规则热运动?可以引起粒子由浓度高的区域向浓度低的区域在宏观尺度上的移动，其结果使得粒子承新分布.扩散进程将产生粒子均匀分布的作用。扩散主要是由浓度分布的不均匀引起的.即一定存在着不为零的浓度梯度（对于空穴有▽p尹0,对于电子有▽〃垆0。而且.浓度梯度较大时，发生扩散的粒子也相应地较多，因此，电子和空穴的扩散电流密度可以表示如下：人,丨耵=▽w，./”山(f=—f,D丨,(4-12)式中，D,,和Dp是比例常数，它们的单位是cmVs,分别称为空穴和电子的扩散系数。总电流当半导体有漂移和扩散时，所产生的总电流或净载流子电流是这两种电流的总和。将式(4-11)和式（4]2)相加可得JP=qp^PE—qDl,Ap,J?=qpfinE+nDnVn     (4-13)半导丨本中所流过的总的粒子电流可由下式计算：J=Jn+Jp       (4-14)载流子产生和复合载流子的复合，载流子复合是指电子和空穴被湮灭或消失的过程。单位体积、单位时间内复合掉的电子、空穴对数称为复合率，因为复合一般都是热运动进行的.故用尺表示。那么电子空穴对的净复合率为[/=尺--G,.其中G,为产生率。在热平衡条件下，热激发率总是等于热复合率，而(7=—G,=0.热产生率和热复合率只是温度的函数。为了描述复合的过程.引人一个重要的物理量——载流子的寿命。一个电子从产生到复合前的生存时间称为电子的寿命f,,.一个空穴从产生到复合前的生存时间称为空穴的寿命r,,。当然?寿命是在统计意义上的钱流子的平均寿命，而不是单个电子或空六的寿命。在小注人条件下.只需考虑少子寿命。在N型半导体中.单位体积内过剩空穴数为A^，单位时间、单位体积内的净复合率为L/，则N型半导体中空穴寿命rp(单位为s)为与此类似.P型半导体电子寿命^为r?=^或U=丄(》p—?p。）(4-16)UXn复合和产生互为逆过程.既然在产生时价带中的电子跃迁到导带要吸收能量，那么导带中的电子和价带中的空穴复合时要释放出能量。按照能量释放方式以及微观复合机理，复合主要分为以下几种：直接复合（能带到能带的复合），直接复合是所有复合过程中简单的。如图4-11U)所示，它只包括导带电子和价带空穴的直接湮灭。电子和空穴在半导体晶格内运动，它们漂移进入到相同的空间，彼此靠近并相互碰撞，从而形成电子和空穴的湮灭。这一过程中会发生过剩的能量的释放，如产生光子。直接复合率尺应正比于电子浓度及空穴浓度，对于N型半导体有R'=rn?pn       (4-17)式中为复合几率。热平衡时，尺一(^，^^?^^在小注人情况下多子浓度几乎不变^卩?二于是净复合率U为V=       =rnnn(pn—pnl))因此，直接复合寿命rP为Anp_1Umn{)图411复合与产生过程的能带示意图可见.若复合几率是常数.则直接复合的寿命与多子浓度成反比。这样求出的寿命.对于本征硅大约为,=3.5s?而硅中实际测得的寿命大不过JL毫秒.这说明对于硅，直接复合不是主要的。而对于禁带宽度比较小的磷化铟（￡；=0?18eV)、碲（Fu=0.32eV)以及直接禁带材料如砷化镓（；=1…128eV)等，则直接复合是主要的间接复合（R-G中心复合或SRH复合），这是通过“第三部分”或中介物进行的复合过程.如图411(b)所示。它只在半导体内复合中心的特殊位置发生。在物理匕，复合中心是晶格缺陷或特殊的杂质原子.如硅中的金原子。与器件材料中的受主浓度和施主浓度相比?R-G中心的浓度通常是很低的。R—G中心重要的性质是在靠近带隙中心引入r允许电子u在KG屮心的复合是一个两步过程。，由一种类勒的载流子（如电子）漂移进人R-G中心附近，被与R—G中心相关的势阱所捕获，失去能量，且被俘获于中心S面。随丨5.出现空穴被浮获的电子吸引，失去能量，并在中心内与电子一N湮灭。N接复合的特点是复合过程中释放热量，或者相当于产生晶格振动。

开封市政太阳能路灯价格表当.即复合中心能级靠近禁带中心时，复合率大。也就是说，能级靠近禁带中心的那些杂质和缺陷足有效的复合中心.通常称这种复合中心具有深能级。Ta、Mo、Nh、W、T!、V、Cr、Mn、Fc等杂质比较靠近禁带中心，实验表明这些杂质能显著影响太阳能电池的效率。对于N型硅，低注人条件下空穴寿命。为跟电子浓度尤关，是因为N塑半导体中有大量的电子，只要有一个空穴被俘获中心俘获，立刻就会有一个电子也被俘获中心浮获?从而完成复合过程。N样对于P型硅?低注入条ft?下复合率和电子寿命：U^GVyN,(nv—；2[)0)注意:这里的不R包含杂质.而n包含山晶体的缺陷和位错等引起的深能级复合中心。俄歇复合。俄歇过程如阁1-11(c)所，K.两个N种类型的载流子发生碰撞.从而发生直接复合。复合所释放的能It传递给经过碰撞保存下宋的载流子。然后这个高能载流子与晶格碰撞产生热量.从而失i?能量。因此.俄歇复合是一忡非辐射复合。如果掺杂半导体材料的带隙很小或者光强很高，温度很高（如聚光太m能电池），载流子浓度〃、P会很高，俄歇复合特别明显。N型半导体的施主浓度或者f?导体的受主浓度/v?对俄歇复合的影响很大。在P5T卜导体中.少数载流子是电子.多数载流子是空穴^~A,Na。由式（4-16).俄歇复合率UAUB|j过剩少子浓度A"=成正比，即a?〇Aup式中，rAu8是N喂半导体的俄歇少子寿命。辐射复合主要发生在直接带隙半导体中.而俄歇复合^直接带隙和间接带隙半导体中都会出现。俄歇复合是Si和Ge等间接带隙半导体产生复合损耗的主耍机理，因此在间接带隙中的俄歇复合比直接带隙半导体中的重要得多。表面复合，表面复合速度是影响太阳能电池饱和喑电流和量子效率的一个觅要参数。与位错和晶粒界面等面缺陷相似，表面包括界面会在带隙中引入电子态.其成闪归结于断键或应变键以及杂质。对表面复合的特性要有的了解.还注意到表而电荷会引起能带弯曲。为获得佳效率.表面复合应该通过钝化或能阻止少子到达表面的窗口S来减少。例如.用氧化层来钝化硅表面.或者在GfiAs的表面生长一薄层GaAlAs窗口层在被氧化的硅表面，表面复合速度强烈地依赖于表面祖糙度、表咖污染以及氧化和退火过程。但是，在相同的工艺条件下，表面复合速度依赖于表面掺杂浓度Cuevas等人提出用以下经验公式来描述表面复合速度与掺杂浓度的关系在砷化镓中，表面复合速度非常大（达到l〇"cms量级）:：何是.;')[mGaAlAs薄层可以将表面复合速度降至1〇?〗〇75px/.s。对于晶体硅太阳能电池而言.制造工艺中的真空蒸镀氮化硅减反射膜同时对硅表面进行钝化.降低r硅太阳能电池的表而铋合速度=各种太阳能电池绝大多数工作在小注人情况下.同时存在以上所述的少数载流子复合过程.常用少子寿命来综合描述。P型材料复合率可以写成式（4.16).P型材料复合率可以被写成式U.15)。两式中r?、rP即为电子和空穴的少子寿命。寿命的倒数一复合率常数是影响寿命的各种复合因素的总和。寿命对载流子扩散的输运特性的影响可以通过扩散长度来研究扩散民度的定义为L=v;Or(4-31)式中，D是少子的扩散系数。但是如果在电场E中的漂移是主要的输运机制.则定义漂移长度更恰当，B|]j/n)式中的电子和空穴分别为少子。该参数对分析PIN结构的彳丨.晶硅薄膜太阳能电池有重要作用。对于晶体硅，丰富的可用数据可以确定少子寿命的数值以及温度和掺杂浓度对它的影响。结合本征硅材料的复合，缺陷对载流子寿命的影响符合下Ifl丨的经验公式：晶体硅的表面复合所导致的少子的有效寿命满足经验公式：式中.s是表面复合速度：W是晶片的厚度；A是样品的面积。研究丧明，对于工作在同一太阳辐照下的晶体硅太阳能电池.间接复合与表面复合是主导的复合机制：对于高光照强度高温的聚光太阳能电池.俄歇复合是主导的复合机制。对于直接带隙材料如〗nP、GaAs等太阳能电池，直接复合是其主导的复合机制。

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