Encontrando la Corriente Total

Overview

  1. La situación en la que la superficie de la célula solar está lo suficientemente lejos de los bordes de la unión para que las propiedades de recombinación de portadores inyectados en la región casi neutral bajo polarización directa no se vean afectados.
  2. Corriente en la región I y II se conoce, pero la variable distancia es diferente para las dos regiones. Por lo tanto, debemos tener esto en cuenta antes de que resolvamos de corriente total.
  3. La corriente total = corriente en los bordes región de agotamiento (corriente en la región I y la región II después de considerar la diferencia de distancia variable).

Para encontrar la corriente total, observamos que la corriente TOTAL en el dispositivo debe ser constante, independiente de la distancia, siempre y cuando no haya un contacto que puede extraer o inyectar portadores y siempre y cuando el dispositivo se encuentre en condiciones estables. Esto se puede demostrar con:

 

d J T d x = d ( J p + J n ) d x = d J p d x + d J n d x = − q ( U p + G p ) + q ( U n + G n ) = q ( G n − G p ) − q ( U n − U p )

 

Debido a que cada electrón genera huecos y cada recombinación de un electrón también utiliza un agujero, Un = Up y Gn= Gp de manera que la derivada de JT es 0 y JT es una constante. Físicamente, la ecuación de continuidad indica que el número total de electrones y huecos no puede cambiar en el semiconductor (en estado estacionario), y por lo tanto la corriente total tampoco puede cambiar. Por lo tanto, si resolvemos JT en cualquier parte del dispositivo, lo hemos resuelto en todas partes del dispositivo. Es más conveniente encontrar la corriente total en los bordes de las regiones de agotamiento. Ya que sabemos las corrientes en las regiones I y III, para calcular la corriente total, tenemos que hacer dos cosas. (1) Tener en cuenta el hecho de que la variable distancia x no es la misma en la Región I y la III Región y (2) encontrar la corriente en los bordes de la región de agotamientos.

Hacer la variable de la distancia la misma

En nuestras soluciones, por lo general, la variable distancia, x, en las ecuaciones anteriores no es la misma para las diferentes regiones del dispositivo. Típicamente, definimos x' en la Región I (aquí región de tipo p con una corriente minoritaria de electrones portadores) como la distancia que va desde el borde de la región de agotamiento y va aumentando aún más en la Región I. La otra distancia variable x, se define como cero en el otro borde de la zona de agotamiento y va aumentando en la Región III (el material aquí es de tipo n con una corriente minoritaria de huecos portadores). Usando estas definiciones, las ecuaciones de transporte se definen:

y 

como x = - x' - W ,

y luego la corriente se cinvierte en  or

La corriente a través de la región de agotamiento

Anteriormente dijimos que la generación era cero y el número de portadores libres era pequeño, por lo que, la recombinación también podría ser despreciada en la región de agotamiento. Como se dijo anteriormente, en estas condiciones, el cambio en la corriente a través de la región de agotamiento es cero y podemos encontrar la corriente total como la suma de las corrientes en los bordes de la Región I y III, como se muestra a continuación:

Una solución más precisa incluye el cambio en Jn y Jp en toda la región de agotamiento, y solucionamos la corriente total con:

dónde ΔJp-dep es el cambio en Jp en toda la región de agotamiento. Podríamos resolver ΔJn-dep via través de la ecuación de continuidad. Las ecuaciones de continuidad, que se repite a continuación, hacen dependiente de la corriente a la recombinación y generación.

y en la región de agotamiento esto se convierte en

A menudo, el término de la recombinación se ignora y G se supone que es una constante, de tal manera que