Re: [請益] 關於光電半導體的漂移電流
哈囉，分享些想法，但我沒學過太陽能電池，以下僅供參考 QQ
: 這樣出來的漂移電流又和摻雜濃度有關了
: 可是和摻雜濃度有關的不是擴散電流嗎
: 這樣太陽能電池的光電流又怎麼會是漂移電流
1. 漂移電流只是用來描述電流強度的現象學模型，只要有電場的存在，
你可以這個數學模型去描述電流密度。
2. 光電流只是你給的名詞，它本質上是什麼意思，取決於你怎麼去定義它。
你也可以粗略地說，PN二極體被照光時的電流就是光電流，沒被照光時就叫做
暗電流。若是如此，那這種「光電流」就同時有漂移電流跟擴散電流跟熱傳電流...
總之這是看你怎麼定義的。
3. 摻雜濃度會影響載子濃度，所以就影響漂移電流中的載子濃度 n,p，也會
影響到電場分佈，也會影響到載子濃度梯度，也就影響到擴散電流......
所以全部都會影響，這是理所當然的。至於這是怎麼個影響法，那就是要解
Continuity eqs. & transport eqs. 了。
以下是我的其他想法：
※ 引述《wateres (五樓愛自宮(#‵︿′ㄨ))》之銘言：
: 各位前輩好
: 半導體中P和n接面會形成空乏區
: 在無偏壓狀況下 擴散電流大小=漂移電流大小
: 如果給一個外加偏壓 會因為外加偏壓產生漂移速度
: 故漂移電流密度可以用 J=qnME 計算 (M=遷移率、E=外加電場）
任何時候，都可以用 J = σE 描述電流密度，因為這只是「描述」的方式，
也就是所謂的現象學公式，是一種用來描述現象的數學模型。這與擴散電流
都一樣是現象學模型：
https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/iss/kap_5/illustr/s5_2_3b.html
因此，並不是因為有外加偏壓所以產生飄移速度所以才可以用飄移電流公式。
畢竟即便沒有外加偏壓，也是有內建電場，這就是為什麼你寫下
「在無偏壓狀況下 擴散電流大小=漂移電流大小」的原因。
: 但是如果是光電半導體如太陽能電池
: 在空乏區吸收光子能量產生電子電洞對
: 而電子電洞對因為內建電場的關係而各自往n或P移動
: 因此產生漂移電流=光電流
J(electron) = J(drift,e) + J(diffusion,e) = σ(e)E - Ddn/dx (1a)
J(hole) = J(drift,h) + J(diffusion,h) = σ(h)E - Ddp/dx (1b)
雖然我們可以涵蓋其他的現象學電流模型，例如包括溫度梯度造成的
thermo-diffusion current，但基本上，我們可說方程式 (1) 已經是
能用在許多場合的載子傳輸方程式：Carrier transport equations。
電子與電洞都各自有一條 eq.(1)。
而照光影響的是什麼呢？其實並不影響 eq.(1) 的形式，因為有沒有
照光影響的並不是你對電流的描述方式，照光影響的是你的「載子」
數量，而這就是連續方程式所描述的現象了。
Continuity equations:
dp/dt = - 1/q * dJ(h)/dx + (G-R)
dn/dt = 1/q * dJ(e)/dx + (G-R)
上述形式可能只能用在 bulk region，可能還有所謂的 surface generation rate、
thermionic emission，沒有被寫在裡面。而照光就影響到所謂的 generation rate
(G)。
所以粗略來說，照光只是讓 eq.(1) 中的載子濃度的形式不再相同，基本
上不再能使用熱平衡下的 n ~ Nc*exp[-(Ec-Ef)/kT]。嚴格來說，因為載
子的再生復合機制千千百百種，所以非熱平衡時基本上不會有載子濃度的
解析解。但這時又會有一個現象學物理量了：Quasi-Fermi level。
這物理量讓我們能將載子濃度保有原本的形式：
n ~ Nc*exp[-(Ec-Eqf)/kT]
但它是多少呢？這就取決於很多很多事情了XD
: 所以如果這樣說那漂移電流的大小就又和內建電場有關
: 而內建電場E=qNbW/ε. (Nb=輕摻雜濃度 ε=介電常數 W=空乏區）
: 這樣出來的漂移電流又和摻雜濃度有關了
: 可是和摻雜濃度有關的不是擴散電流嗎
同最初所說的，看你說的「有關」是怎麼樣的「關係」。
任何半導體的電性當然都跟摻雜濃度有關，一切都是耦合在一起，並非獨立的。
: 這樣太陽能電池的光電流又怎麼會是漂移電流
我覺得應該是看你怎麼定義光電流囉
: 不知道我哪裡理解錯誤
: 還請各位高手老師們指導
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 140.112.25.121
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Electronics/M.1558665257.A.306.html
※ 編輯: Philethan (140.112.25.121), 05/24/2019 11:07:24
推
05/31 10:52,
6年前
, 1F
05/31 10:52, 1F