آموزش 3- مدل سازی PV

مدلسازی   PV

یادآوری از الکترونیک: چگونگی تشکیل پیوند PN در یک نیمه هادی  در هر لحظه در کریستال نیمه هادی ها تعدادی پیوند بر اثر حرارت می شکند و حامل های اقلیت که همان حفره ها و الکترون های آزاد هستند بوجود می آیند اما با باز ترکیب الکترون ها و حفره ها مقدار حامل های اقلیت محدود می ماند اما همیشه وجود دارند.

نیمه هادی نوع N ناخالصی اضافه شده به این نیمه هادی باعث می شود حامل های اکثریت الکترون بوجود آید  حامل های اقلیت حفره هم که در اثر شکستن پیوند در نیمه هادی نوع N وجود دارد.

نیمه هادی نوع P ناخالصی اضافه شده به این نیمه هادی باعث می شود که حامل های اکثریت حفره بوجود آید حامل های اقلیت الکترون هم که در اثر شکستن پیوند در نیمه هادی نوع P وجود دارد.

در هنگام اتصال این دو نیمه هادی پیوند PN شکل می گیرد و الکترون های نیمه هادی N  جذب حفره های P شده و مرز بین PN  به یک منطقه خنثی (بدون الکتون و حفره آزاد ) تبدیل می شود اما سوال اینجاست که آیا این باز ترکیب تا بی نهایت و خنثی شدن کل نیمه هادی صورت می پذیرد؟  پاسخ منفی است چراکه نیمه هادی نوع  N دارای اتم با بار مثبت است (یون مثبت) و نیمه هادی نوع P دارای اتم با بار منفی (یون منفی) است البته اتمها بسیار کند هستند و عملا امکان حرکت ندارند در نتیجه در نزدیکی ناحیه تخلیه که اکنون عاری از الکترون و حفره آزاد است میدانی در جهت عکس حرکت حامل های اکثریت بوجود می اید که مانع از باز ترکیب کل حامل ها می شود. و عرض ناحیه تخلیه در شرایط معمولی  از یک مقداری بیشتر نمی شود.

نور همانند حرارت باعث آزاد شدن الکترون ها شده و حامل های اقلیت را افزایش می دهد این حامل ها تحت میدان (معکوسی) که در ناحیه تخلیه وجود دارد حرکت کرده و در صورت بسته شدن مدار تولید جریان می کنند. در حقیقت سلول فتوولتائیک همانند دیودی است که در ناحیه معکوس کار می کند اما با جریانی بیشتر و بدون اینکه از خارج ولتاژی به آن اعمال شده باشد.