Εξερεύνηση Ενότητας

Το απορροφημένο φωτόνιο δημιουργεί ένα ζεύγος ηλεκτρόνιου-οπής, αλλά χωρίς εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, αυτά τα φορτία θα επανασυνδέονταν γρήγορα, απελευθερώνοντας ενέργεια ως θερμότητα αντί για ηλεκτρισμό. Εδώ είναι που η ένωση P-N γίνεται απαραίτητη.

Το πυρίτιο "ντοπάρεται" με προσμίξεις για να δημιουργήσει δύο διακριτές περιοχές:

• Πυρίτιο τύπου-N: ντοπαρισμένο με φώσφορο (επιπλέον ηλεκτρόνια → φορείς αρνητικού φορτίου)
• Πυρίτιο τύπου-P: ντοπαρισμένο με βόριο (έλλειψη ηλεκτρονίων → θετικές "οπές")

Στο όριο μεταξύ των περιοχών τύπου-N και τύπου-P, δημιουργείται φυσικά μια ζώνη απογύμνωσης. Τα ηλεκτρόνια από την πλευρά N διαχέονται για να γεμίσουν τις οπές στην πλευρά P, αφήνοντας πίσω θετικά φορτισμένα άτομα στην πλευρά N και αρνητικά φορτισμένα άτομα στην πλευρά P. Αυτός ο διαχωρισμός φορτίου δημιουργεί ένα εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο που δείχνει από το N προς το P.

 

^{Σχήμα 4. Σχηματική απεικόνιση μιας ένωσης P-N πριν την ισορροπία. Η περιοχή τύπου-P (αριστερά, κυανή) περιέχει περίσσεια οπών (φορείς θετικού φορτίου), ενώ η περιοχή τύπου-N (δεξιά, ροζ) περιέχει περίσσεια ηλεκτρονίων (φορείς αρνητικού φορτίου). Όταν οι δύο περιοχές έρθουν σε επαφή, οι φορείς φορτίου διαχέονται μέσω της ένωσης. (Πηγή: PVEducation.org, εκπαιδευτική χρήση)}

Όταν ένα φωτόνιο δημιουργεί ένα ζεύγος ηλεκτρόνιου-οπής κοντά στην ένωση, το ηλεκτρικό πεδίο ωθεί το ηλεκτρόνιο προς την πλευρά N και την οπή προς την πλευρά P. Αυτός ο διαχωρισμός αποτρέπει την επανασύνδεση και οδηγεί τους φορείς φορτίου σε αντίθετες κατευθύνσεις, δημιουργώντας διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο πλευρών του στοιχείου.