Piikiekot ja piiaurinkokennot ovat tyypillisiä puolijohdemateriaalien ja puolijohdelaitteiden edustajia. Puolijohteiden ominaisparametrit mittaavat ja karakterisoivat materiaalien ja niiden laitteiden suorituskykyä. Koska varauksenkantajat ovat puolijohdemateriaalien ja -laitteiden toiminnallisia kantajia, niiden liike synnyttää virtoja ja sähkökenttiä. Samaan aikaan varauksenkantajilla on ominaisuuksia, kuten luminesenssi ja lämpösäteily. Siksi varauksenkantajaparametrit ovat perusta puolijohdemateriaalien ja -laitteiden varauksenkuljettajien kuljetusominaisuuksien luonnehdinnalle, ja ne ovat tärkeä komponentti piikiekkojen ja piiaurinkokennojen ominaisparametreissa. Kun piikiekkoja käsitellään ja valmistetaan piin aurinkokennojen muodostamiseksi, ero pn-liitoksessa ja Fermi-tasossa johtaa kantoaallon erottumiseen ja jännitteen muodostumiseen, mikä puolestaan heijastaa ja vaikuttaa aurinkokennojen volttiampeeriominaisuuksiin sähköisten suorituskykyparametrien, kuten kyllästysvirran, täyttökertoimen ja valosähköisen muunnostehokkuuden, kautta. Edellä olevan analyysin perusteella piikiekkojen tärkeimmät ominaisparametrit sisältävät kantajaparametrit.
Kantajat jaetaan enemmistökantajiin ja vähemmistökantoaaleihin, mukaan lukien elektronit ja aukot. Varauksenkuljettajien diffuusio ja ajautuminen muodostavat perustan virransiirrolle puolijohdelaitteessa. Kantoaallon kuljetusparametrit ovat perusparametreja, jotka kuvaavat kantajien liikettä ja keskittymistä, mukaan lukien pääasiassa kantoaineen käyttöikä, diffuusiokerroin sekä etu- ja takapinnan rekombinaationopeudet. Nämä parametrit heijastavat suoraan puolijohdemateriaalien fysikaalisia ja sähköisiä ominaisuuksia, jotka vaikuttavat kantoainepitoisuuteen ja liikkuvuuteen; Seostuspitoisuus on toinen tärkeä parametri, joka määrittää kantoaineen pitoisuuden, vaikuttaa parametreihin, kuten materiaalin resistiivisyyteen ja kantajan käyttöikään, ja määrittää laitteen suorituskyvyn.
Kantajan keskittyminen
Useimmat puolijohdelaitteet ovat vähemmistön kantajalaitteita, kuten piiaurinkokennot. Myöhemmin tässä artikkelissa mainitut kantoaaltoparametrit ovat kaikki vähemmistön kantoaaltoparametreja. Termisen tasapainon tilassa puolijohteissa on yhtä suuret pitoisuudet reikiä ja elektroneja, ja ne ovat vakaassa tilassa; Kun puolijohteet altistetaan ulkoisille ärsykkeille (kuten valolle, sähkölle, lämmölle jne.), puolijohteet ovat epätasapainotilassa, jolloin sekä elektronien että reikien määrä lisääntyy muodostaen ylimääräisiä varauksenkantajia. Varauksenkantajien elinikä viittaa ylimääräisten varauksenkuljettajien keskimääräiseen olemassaolon kestoon, ja varauksenkantajien pitoisuus noudattaa eksponentiaalista vaimenemislakia.
Kuljettajan käyttöikä
Kantajan elinikä voidaan jakaa säteilevän rekombinaation elinikään, Augerin rekombinaation elinikään ja Shockley Read Hallin (SRH) rekombinaation elinikään kantajan rekombinaation tyypin perusteella. Kantoaallon käyttöikä on tärkeä parametri, joka heijastaa materiaalien ja laitteiden vikapitoisuutta, sekä tärkeä indikaattori laitteen kytkentänopeuden, virran vahvistuksen, jännitteen ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi. Sillä on myös tärkeä rooli optoelektronisten laitteiden, kuten puolijohdelaserien, valoilmaisimien ja aurinkokennojen, sähkö-optisessa ja valomuunnostehokkuudessa.
Pinnan rekombinaationopeus
Kantoaineet yhdistyvät uudelleen sekä materiaalin sisällä että pinnalla. Pinnan rekombinaationopeus (s) on fysikaalinen suure, joka kuvaa nopeutta, jolla varauksenkantajat rekombinoituvat pinnalla. Mitä pidempi pintakomposiitin käyttöikä, sitä pienempi on pinnan komposiittinopeus, ja päinvastoin, sitä korkeampi pintakomposiitin nopeus. Pinnan karheus, pinnan roikkuvat sidokset ja muut pinnan fysikaaliset ominaisuudet ja tilat ovat avaintekijöitä, jotka vaikuttavat pinnan rekombinaationopeuteen. Pinnan rekombinaationopeus on tärkeä suorituskykyparametri, joka luonnehtii materiaalien pinnan laatua.
Tehokas elinikä
Tehokas kantoaineen käyttöikä on parametri, joka yhdistää bulkki- ja pintarekombinaatioiän, ja se kuvaa tietyn näytteen kokonaiskestoaikaa. Tällä hetkellä useimmat ilmaisutekniikat havaitsevat kantoaallon eliniän tehokkaana kantoaallon elinikää, mikä ei voi erottaa bulkkikäyttöikää ja pinnan rekombinaationopeutta. Pintakäsittelyprosessien, bulkkivikojen ja dopingin vaikutuksia piikiekkojen ja aurinkokennojen suorituskykyyn on siksi vaikea analysoida yksitellen.
Diffuusiokerroin
Diffuusiokerroin (D) on fysikaalinen suure, joka kuvaa nopeutta, jolla varauksenkantajat kulkevat rajapinnan läpi aika- ja pinta-alayksikköä kohti. Diffuusiokerroin ja kantoaineen käyttöikä määräävät yhdessä kantajan diffuusiopituuden, joka on tyypillinen materiaaliominaisuuksien arviointiparametri. Mitä pidempi kantajan diffuusiopituus, sitä parempi materiaalin laatu; Aurinkokennoissa mitä pidempi kantoaallon diffuusiopituus, sitä parempi kantoaallon erotus- ja keräystehokkuus sekä valosähköinen muunnostehokkuus.
Doping
Doping: avainvaihe puolijohteiden valmistuksessa
Doping on välttämätön vaihe toiminnallisten puolijohteiden muodostuksessa, ja dopingpitoisuudella on merkittävä vaikutus ominaisvastus- ja kantoainekuljetusparametreihin. Sisäisillä puolijohteilla eli seostamattomilla puolijohteilla on erittäin korkea sähköinen resistanssi huoneenlämpötilassa. Kun seostuspitoisuus kasvaa, sähkövastus pienenee ja kantoaineen käyttöikä ja diffuusion pituus pienenevät vähitellen.
