Kiekon suorituskykyparametrit

Piikiekot ja piiaurinkokennot ovat tyypillisiä puolijohdemateriaalien edustajia ja vastaavasti puolijohdelaitteita. Puolijohteiden ominaisparametrit mittaavat ja karakterisoivat materiaalien ja niiden laitteiden suorituskykyä. Koska kantoaineet ovat puolijohdemateriaalien ja -laitteiden toiminnallisia kantajia ja kantoaineet liikkuvat muodostaen virta- ja sähkökenttiä, ja kantoaaltoilla on ominaisuuksia, kuten luminesenssi ja lämpösäteily, kantoaaltoparametrit ovat perustana puolijohdemateriaalien ja -laitteiden kantoaallon kuljetusominaisuuksien luonnehtimiselle. eli kantoaaltoparametrit ovat tärkeä osa piikiekkojen ja piiaurinkokennojen tunnusomaisia ​​parametreja. Kun piikiekkoja prosessoidaan ja valmistetaan piitä aurinkokennojen muodostamiseksi, pn-liitosten ja Fermi-tasojen välisen eron vuoksi kantoaaltoja erottuvat jännitteen muodostamiseksi, ja sitten sähköisen suorituskyvyn parametrit, kuten kyllästysvirta, täyttökerroin ja valosähköinen muunnostehokkuus heijastavat suoraan ja vaikuttavat aurinkokennojen volttiampeeriominaisuuksiin. Yhteenvetona piikiekkojen tärkeimmät ominaisparametrit sisältävät kantoaaltoparametrit.
Kantajat jaetaan enemmistökantajiin ja vähemmistökantoaaleihin, mukaan lukien elektronit ja aukot. Kantoaallon diffuusio ja ajautuminen muodostavat virran, joka muodostaa perustan puolijohdelaitteille tiedon siirtämiseen. Kantoaineen kuljetusparametrit ovat perusparametreja, jotka kuvaavat kantoaineen liikettä ja keskittymistä, mukaan lukien pääasiassa kantajan elinikä, diffuusiokerroin sekä etu- ja takapinnan rekombinaationopeudet. Nämä parametrit heijastavat suoraan puolijohdemateriaalien fysikaalisia ja sähköisiä ominaisuuksia, jotka vaikuttavat kantoainepitoisuuteen ja liikkuvuuteen; dopingpitoisuus on toinen tärkeä parametri, joka määrittää kantaja-aineen pitoisuuden, vaikuttaa parametreihin, kuten materiaalin resistiivisyyteen ja kantajan käyttöikään, ja määrittää laitteen suorituskyvyn.
Kantajan keskittyminen
Useimmat puolijohdelaitteet ovat vähemmistön kantajalaitteita, kuten piiaurinkokennot. Myöhemmin tässä artikkelissa mainitut kantoaaltoparametrit ovat vähemmistön kantoaaltoparametreja. Kun puolijohde on lämpötasapainossa, reikien ja elektronien pitoisuus on yhtä suuri, ja se on vakaa tila; kun sitä stimuloidaan ulkoisesti (energiaviritys, kuten valo, sähkö ja lämpö), puolijohde on epätasapainotilassa ja sekä elektronit että reiät kasvavat muodostaen ylimääräisiä kantajia. Kantoaineen käyttöikä viittaa ylimääräisten kantoaaltojen keskimääräiseen olemassaoloaikaan, ja kantoaallon pitoisuus täyttää eksponentiaalisen vaimenemislain.
Kuljettajan käyttöikä
Kantajan elinikä voidaan jakaa säteilevän rekombinaation elinikään, Augerin rekombinaatioikään ja Shockley-Read-Hal (SRH) -rekombinaation elinikään kantajan rekombinaation tyypin mukaan. Kantajan käyttöikä on tärkeä parametri, joka heijastaa materiaalien ja laitteiden virhepitoisuutta. Se on myös tärkeä indikaattori laitteiden kytkentänopeuden, virranvahvistuksen, jännitteen jne. ominaisuuksien mittaamiseksi. Sillä on myös tärkeä rooli optoelektronisten laitteiden, kuten puolijohdelaserien, valoilmaisimien ja aurinkokennojen, sähkö-optisessa ja valosähköisessä muunnostehokkuudessa.
Pinnan rekombinaationopeus
Kantajat yhdistyvät uudelleen sekä materiaalin rungossa että pinnalla. Pintarekombinaation elinikä tai pinnan rekombinaationopeus (s) on fysikaalinen suure, joka kuvaa kantoaineen rekombinaation nopeutta pinnalla. Mitä suurempi pinnan rekombinaatioikä on, sitä pienempi on pinnan rekombinaationopeus ja päinvastoin. Pinnan fysikaaliset ominaisuudet ja tilat, kuten pinnan karheus ja pinnan roikkuvat sidokset, ovat avainasemassa pinnan rekombinaationopeuteen vaikuttamisessa. Pinnan rekombinaationopeus on tärkeä suorituskykyparametri, joka luonnehtii materiaalin pinnan laatua.
Tehokas käyttöikä
Kantoaineen tehokas käyttöikä on parametri, joka yhdistää kehon eliniän ja pinnan rekombinaation eliniän, ja se kuvaa tietyn näytteen kokonaiskestoaikaa. Tällä hetkellä useimmat ilmaisutekniikat havaitsevat tehokkaan kantoaallon eliniän, mikä ei voi erottaa bulkkikäyttöikää pinnan rekombinaationopeudesta. Pintakäsittelyprosessien, rungon vikojen ja dopingin vaikutuksia piikiekkojen ja aurinkokennojen suorituskykyyn on siksi vaikea analysoida yksitellen.
Diffuusiokerroin
Diffuusiokerroin (D) on fysikaalinen suure, joka kuvaa rajapinnan läpi kulkevien kantoaaltojen nopeutta aikayksikköä ja pinta-alayksikköä kohti. Diffuusiokerroin ja kantoaineen käyttöikä määrittävät yhdessä kantajan diffuusion pituuden (diffuusiopituus). Diffuusiopituus on tyypillinen parametri materiaalin suorituskyvyn arvioinnissa. Mitä pidempi kantoaallon diffuusiopituus, sitä parempi on materiaalin laatu. Aurinkokennoissa mitä pidempi kantoaallon diffuusiopituus, sitä parempi kantoaallon erotus- ja keräystehokkuus sekä valosähköinen muunnostehokkuus.
Doping
Doping on välttämätön vaihe toiminnallisten puolijohteiden muodostuksessa, ja seostuspitoisuudella on tärkeä vaikutus ominaisvastus- ja kantoaineen kuljetusparametreihin. Sisäisillä puolijohteilla eli seostamattomilla puolijohteilla on erittäin korkea resistiivisyys huoneenlämpötilassa. Kun seostuspitoisuus kasvaa, resistiivisyys pienenee ja kantajan elinikä ja diffuusion pituus pienenevät vähitellen.