常规元器件伏安特性研究论文

基于P2N 结的太阳能电池伏安特性的分析与模拟摘 要 通过分析实际P2N 结与理想模型之间的差别,建立了P2N 结二极管及太阳能电池的数学模型;利用Matlab 中的系统仿真模块库建立仿真模型,设置参量,求解模型方程并绘制了图形1 对太阳能电池在一定光照下旁路电阻及串联电阻取不同数值时对其开路电压、短路电流及填充因子的影响做了模拟,并与实际测得的硅太阳能电池伏安特性进行了比较1 模型分析与实验测量的结果表明:等效的旁路电阻和串联电阻分别影响电池的开路电压和短路电流1 仿真结果与实验测量结果一致1关键词 P2N 结;伏安特性;等效电路模型;太阳能电池中图分类号 O475 文献标识码 A0 引言P2N结是许多微电子和光电子器件的核心部分1这些半导体器件的电学特性及光电特性由P2N 结的性质所决定,掌握P2N 结的性质是分析这些器件特性的基础1 半导体导电是通过两种载流子的漂移、扩散及产生与复合实现的[1 ]1 由于P2N 结的非线性特性,其电流电压关系无法通过一个简单的解析模型来确定1 虽然肖克莱方程给出了理想P2N结的电流电压关系,但与实际器件的性质差别很大1在实际器件中,由于表面效应、势垒区载流子的产生及复合、电阻效应等因素的影响,其电流电压特性只在很小的范围内接近理想值1 正向电压增大时, I2V曲线由指数关系转变为线性关系1 反向电压增大时,在一定范围内也是线性关系,反向电压过大还会发生P2N 结的击穿1本文通过一个简单的电路模型模拟了实际的P2N 结,讨论了各实际参量对伏安特性的影响1 并针对太阳能电池在一定光照下其实际参量如旁路电阻和串联电阻对其开路电压、短路电流及填充因子的影响,利用计算机对其伏安特性进行建模分析,以获得接近实际器件的特性11 P2N结的伏安特性分析及等效电路理想P2N 结模型满足小注入、突变耗尽层及玻耳兹曼边界条件,且不考虑耗尽层中载流子的产生和复合作用[2 ]1 其电流电压关系可由肖克莱方程给出,即J = J s expqVk T- 1 (1)式中,V 为P2N 结两端的电压, J 为通过P2N 结的电流密度, J s 为反向饱和电流1 当正向偏压较大时,括号中的指数项远大于1 ,因而第二项可以忽略,电流密度与电压呈指数增加关系1 反向偏压时,当q| V | m k T 时, 指数项趋于0 , 电流不随电压改变,趋于饱和值J s1实验测量发现,肖克莱方程与实际P2N 结的伏安特性偏离较大,主要表现在两个方面:1) 正向电压较小时,理论值比实验值小,正向电压较大时,J2V关系变为线性关系;2) 反向偏压时,反向电流比理论值大许多,反向电流不饱和,随反向偏压的增大略有增加1 这说明理想模型不能真实反映实际器件的特性,需要建立更为完善的P2N 结模型[3 ]1 在实际器件中,载流子的产生、传输和复合会对P2N 结中的空间电荷场产生影响[4 ] ,从而导致P2N 结电流电压特性偏离理想方程1正向偏压时,注入势垒区的载流子有一部分形成复合电流,其大小与exp ( qV/ 2 k T) 成正比, 总电流密度为扩散电流密度与复合电流密度之和1 对于硅,在较低正向偏压下, 复合电流占主要地位, 因而总电流大于理想条件下的电流,正向偏压较高时,复合电流可以忽略具体的去我们论坛看看吧！！

常用电子仪器的使用及伏安特性的研究达到保护电路的目的根据欧姆定律I=U/R知道,当电源电压一定时,电路的总电阻越小,电流就越大,电路中的某些元件如电流表就越有损坏的可能.因此,在伏安法测电阻、用电流表电压表测小灯泡的电功率等多个电学实验中,都配有滑动变阻器.教材反复强调,电路连接完毕闭合开关前,一定要将滑动变阻器在电路中的阻值调至最大.目的是为了尽可能增大电路的总电阻,使电路中的电流达到最小,从而达到保护电路的目的.如伏安法测电阻、用电流表和电压表测小灯泡的电功率等实验都利用了滑动变阻器保护电路的作用.

可是使用SOSO搜索一下.分压电路及其调节特性 .分压电路的接法 变阻器的两个固定端接到直流电源上,滑动端与任一固定端作为分压的两个输出端接至负载电阻.如下图： 实验前要置于安全位置.如图,C滑向B端.这时电压为零. .分压电路的调节特性 如果电压表内阻达到可以忽略它对电路的影响,由欧姆定律得出分压为： 电压调节范围为零到E,其分压特性随负载RL与变阻器R之比而不同,RL>>R时,调节变阻器的活动端能均匀调节电压. .电学元件的伏安特性 研究电学元件的电流随外加电压的变化关系称为伏安特性. 在设计测量电学元件伏安特性的线路时,必须了解待测元件的规格,使加在它上面的电压和通过的电流均不超过元件允许的额定值.此外,还必须了解测量时所需其他仪器的规格,也不得超过仪器的量程或使用范围.同时还要考虑,根据这些条件所设计的线路,应尽可能地将 测量误差减到最小. .实验线路的比较与选择 在测量电学元件的伏安特性线路中有电流表内接和电流表外接两种接法.不管那种接法,由于电流表、电压表都有一定的内阻（分别设为RI和RV）造成系统误差,所测电阻值需要修正. 在需要这样简化处理的实验场和,若为了减小上述系统误差,可以这样选择：比较 和 的大小,大,选电流表内接,大,选用电流表外接.