Typickými představiteli polovodičových materiálů a polovodičových součástek jsou křemíkové destičky a křemíkové solární články. Charakteristické parametry polovodičů měří a charakterizují výkon materiálů a jejich zařízení. Vzhledem k tomu, že nosiče náboje jsou funkčními nosiči polovodičových materiálů a zařízení, jejich pohybem vznikají proudy a elektrická pole. Nosiče náboje mají zároveň vlastnosti jako luminiscence a tepelné záření. Parametry nosičů náboje jsou proto základem pro charakterizaci transportních charakteristik nosičů náboje v polovodičových materiálech a zařízeních a jsou důležitou složkou charakteristických parametrů křemíkových destiček a křemíkových solárních článků. Když jsou křemíkové destičky zpracovávány a vyráběny tak, aby vytvořily křemíkové solární články, vede rozdíl v pn přechodu a úrovni Fermi k oddělení nosičů a tvorbě napětí, což zase odráží a ovlivňuje voltampérové charakteristiky solárních článků prostřednictvím parametrů elektrického výkonu, jako je saturační proud, faktor plnění a účinnost fotoelektrické konverze. Na základě výše uvedené analýzy patří mezi hlavní charakteristické parametry křemíkových plátků parametry nosiče.
Nosiče se dělí na nosiče většinové a nosiče menšinové, včetně elektronů a děr. Difúze a drift nosičů náboje tvoří základ pro přenos proudu v polovodičových součástkách. Transportní parametry nosiče jsou základní parametry, které popisují pohyb a koncentraci nosičů, zejména včetně životnosti nosiče, koeficientu difúze a rychlosti rekombinace předního a zadního povrchu. Tyto parametry přímo odrážejí fyzikální a elektrické vlastnosti polovodičových materiálů a ovlivňují koncentraci a pohyblivost nosiče; Koncentrace dopingu je dalším důležitým parametrem, který určuje koncentraci nosiče, ovlivňuje parametry jako odpor materiálu a životnost nosiče a určuje výkon zařízení.
Koncentrace nosiče
Většina polovodičových zařízení jsou zařízení s menšinovým nosičem, jako jsou křemíkové solární články. Parametry nosiče uvedené dále v tomto článku jsou všechny parametry menšinových nosičů. Ve stavu tepelné rovnováhy mají polovodiče stejné koncentrace děr a elektronů a jsou v ustáleném stavu; Když jsou polovodiče vystaveny vnějším podnětům (jako je světlo, elektřina, teplo atd.), jsou v nerovnovážném stavu, s nárůstem elektronů i děr, které tvoří přebytečné nosiče náboje. Životnost nosičů náboje se vztahuje k průměrnému trvání existence přebytečných nosičů náboje a koncentrace nosičů náboje se řídí zákonem exponenciálního rozpadu.
Životnost nosiče
Životnost nosiče lze rozdělit na životnost radiační rekombinace, životnost Augerovy rekombinace a životnost rekombinace podle Shockleyho Read Halla (SRH) na základě typu rekombinace nosiče. Životnost nosiče je důležitým parametrem odrážejícím koncentraci defektů materiálů a zařízení a také důležitým ukazatelem pro měření rychlosti spínání zařízení, proudového zisku, napětí a dalších charakteristik. Hraje také důležitou roli v elektro-optické účinnosti a účinnosti fotokonverze optoelektronických zařízení, jako jsou polovodičové lasery, fotodetektory a solární články.
Rychlost rekombinace povrchu
Nosiče se rekombinují jak uvnitř, tak na povrchu materiálu. Povrchová rekombinační rychlost (s) je fyzikální veličina, která popisuje rychlost, jakou se nosiče náboje rekombinují na povrchu. Čím delší je životnost povrchového kompozitu, tím nižší je podíl povrchového kompozitu a naopak vyšší podíl povrchového kompozitu. Drsnost povrchu, visící vazby na povrchu a další fyzikální vlastnosti a stavy povrchu jsou klíčovými faktory ovlivňujícími rychlost rekombinace povrchu. Rychlost rekombinace povrchu je důležitým výkonnostním parametrem, který charakterizuje kvalitu povrchu materiálů.
Efektivní životnost
Efektivní životnost nosiče je parametr, který kombinuje celkovou životnost a životnost povrchové rekombinace a je charakterizací celkové životnosti nosiče konkrétního vzorku. V současné době většina detekčních technologií detekuje životnost nosiče jako efektivní životnost nosiče, což nemůže oddělit celkovou životnost a rychlost povrchové rekombinace. Proto je obtížné analyzovat účinky procesů povrchové úpravy, objemových defektů a dopingu na výkon křemíkových plátků a solárních článků jeden po druhém.
Difuzní koeficient
Difúzní koeficient (D) je fyzikální veličina, která charakterizuje rychlost, kterou nosiče náboje procházejí rozhraním za jednotku času a plochy. Difúzní koeficient a životnost nosiče společně určují difúzní délku nosiče, což je typický parametr pro hodnocení vlastností materiálu. Čím delší je difúzní délka nosiče, tím lepší je kvalita materiálu; U solárních článků platí, že čím delší je difúzní délka nosiče, tím lepší je účinnost separace a sběru nosiče a tím vyšší je účinnost fotoelektrické přeměny.
Doping
Doping: klíčový krok ve výrobě polovodičů
Doping je nezbytným krokem při tvorbě funkčních polovodičů a koncentrace dopingu má významný vliv na měrný odpor a transportní parametry nosiče. Vlastní polovodiče, tj. nedopované polovodiče, mají velmi vysoký elektrický odpor při pokojové teplotě. S rostoucí koncentrací dopingu klesá elektrický odpor a postupně se snižuje životnost nosiče a délka difúze.
