Fotodiode si fotoelemente

În lucrare se studiază efectul fotovoltaic în joncţiuni p-n, precum şi aplicaţiile acestui fenomen în fotodetectori (fotodiode) sau ca celule de conversie directă a radiaţiei luminoase în energie electrică (fotoelemente, celule solare). Vom presupune o radiaţie luminoasă din domeniul de absorbţie fundamentală a semiconductorului care cade perpendicular pe suprafaţa regiunii p, (planul x=0 din fig. 1a). Dacă coeficientul de saturaţie este foarte mare (dp>> ) putem presupune că generarea purtătorilor de neechilibru are loc practic la planul x = 0. Ei difuzează spre interior concentraţia lor scăzând cu distanţa datorită recombinării, după legea: (1) unde este lungimea de difuzie adică drumul parcurs de purtători în timpul de viaţă . Purtătorii care nu recombină şi ajung în zona câmpului intern al joncţiunii, sunt separaţi de către aceasta, electronii de concentraţie n(dp) fiind antrenaţi în regiunea “n” a structurii, golurile de neechilibru fiind “blocate” de barieră în regiunea p, cele două regiuni încarcându-se negativ, respectiv pozitiv, până la atingerea unui regim staţionar datorită concurenţei proceselor de generare şi recombinare. Această încarcare conduce la apariţia unui câmp electric staţionar opus celui al joncţiunii, care se distribuie tot în zona stratului de baraj şi care micşorează bariera de potenţial la fel ca la aplicarea unei tensiuni directe.