Tyrinėjimas

Nuo fotonų iki elektronų: P-N sandūra

Sugertas fotonas sukuria elektronų ir skylių porą, tačiau be vidinio elektrinio lauko šie krūviai greitai rekombinuotų, išskirdami energiją kaip šilumą, o ne elektrą. Čia esminę reikšmę įgauna P-N sandūra.

Silikonas yra „legiruojamas“ priemaišomis, kad būtų sukurtos dvi atskiros sritys:

• N tipo silicis: legiruotas fosforu (papildomi elektronai → neigiami krūvio nešėjai)
• P tipo silicis: legiruotas boru (elektronų trūkumas → teigiamos „skylės“)

Riboje tarp N tipo ir P tipo sričių natūraliai susiformuoja išeikvojimo zona. Elektronai iš N pusės difuzuoja užpildyti skylių P pusėje, palikdami teigiamai įkrautus atomus N pusėje ir neigiamai įkrautus atomus P pusėje. Šis krūvių atskyrimas sukuria vidinį elektrinį lauką, nukreiptą iš N į P.

^{4 pav. P-N sandūros scheminis vaizdas prieš pusiausvyrą. P tipo sritis (kairėje, žydra) turi perteklinių skylių (teigiami krūvio nešėjai), o N tipo sritis (dešinėje, rožinė) turi perteklinių elektronų (neigiami krūvio nešėjai). Kai abi sritys sujungiamos, krūvio nešėjai difuzuoja per sandūrą. (Šaltinis: PVEducation.org, edukacinis naudojimas)}

Kai fotonas sukuria elektronų ir skylių porą šalia sandūros, elektrinis laukas nuneša elektroną N pusėn, o skylę – P pusėn. Šis atskyrimas neleidžia rekombinuoti ir nukreipia krūvio nešėjus priešingomis kryptimis, sukuriant įtampos skirtumą tarp abiejų elemento pusių.