光伏效应P-N结能带
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发布时间：2024-07-03 12:44
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时间：2024-08-06 11:11
在热平衡状态下，P-N结区域拥有统一的电位能级，即费米能级（EF）。而在结区以外的地方，电子导带（EC）、费米能级（EF）和价带（Eν）之间的关系与结形成前的状态保持一致。
从能带图视角看，当N型和P型半导体各自独立时，N型半导体的费米能级（EFN）与P型半导体的费米能级（EFP）之间存在一定的差距。当两者紧密接触时，电子倾向于从费米能级较高的N型半导体向能级较低的P型半导体流动，而空穴则沿相反方向流动。这种流动会产生一个内部电场，即内建电场，其方向是从N型区指向P型区。
在内建电场的作用下，N型半导体的费米能级会随整个导带一起向下移动，而P型半导体的费米能级则随整个价带一起向上移动，直到两种能级拉平，即EFN等于EFP，载流子的流动才会停止。这时，结区的导带和价带会相应地发生弯曲，形成一个势垒。势垒的高度等于N型和P型半导体单独存在时的费米能级差，用公式表示为：
q * U_D = EFN - EFP
其中，q代表电子电荷，U_D即接触电势差或内建电势。
对于非耗尽区的状态，内建电势与掺杂浓度相关。在特定温度下，P-N结两侧的掺杂浓度越高，内建电势U_D也越大。对于禁带宽度较大的材料，由于本征载流子（ni）浓度较小，因此内建电势U_D通常较大。
扩展资料
“光生伏特效应”，简称“光伏效应”，英文名称：Photovoltaic effect。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。
