«ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ» «ΤΥΠΟΙ Φ/Β ΚΥΨΕΛΙΔΩΝ»

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "«ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ» «ΤΥΠΟΙ Φ/Β ΚΥΨΕΛΙΔΩΝ»"

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ «ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ» «ΤΥΠΟΙ Φ/Β ΚΥΨΕΛΙΔΩΝ» Εισηγητής: Εμμανουήλ Σπανάκης ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΙΚΑΙΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΓΝΩΣΕΩΝ ΑΠΟΦΟΙΤΩΝ «ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ» Το πρόγραμμα συνδιοργανώνεται από: Το Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Τ.Ε.Ι. Κρήτης Το Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Κρήτης Η ΠΡΑΞΗ ΥΛΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟΥ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΕΙΤΑΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΥΡΩΠΑΪΚΗ ΕΝΩΣΗ (ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΚΟΙΝΩΝΙΚΟ ΤΑΜΕΙΟ ΕΚΤ) ΚΑΙ ΑΠΟ ΕΘΝΙΚΟΥΣ ΠΟΡΟΥΣ ΕΣΠΑ

2 Στοιχεία επικοινωνίας Εισηγητής: Εμμανουήλ Σπανάκης Εργαστήριο Ίδρυμα: Υλικών, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών Πανεπιστήμιο Κρήτης Τηλ: Fax: (Γραμματεία) Σελίδα 2 από 27

3 Περιεχόμενα Κεφάλαιο 1. Εισαγωγή στους Ημιαγωγούς...2 Κεφάλαιο 2. Η βασική φωτοβολταϊκή διάταξη: δίοδος pn.7 Κεφάλαιο 3. Απορρόφηση ακτινοβολίας στη δίοδο: το φωτοβολταϊκό στοιχείο 11 Κεφάλαιο 4. Υλικά και δομές κατασκευής Φ/Β στοιχείων...22 Σελίδα 1 από 27

4 Κεφάλαιο 1. Εισαγωγή στους Ημιαγωγούς 1.1 Ενδογενείς Ημιαγωγοί Η ειδική αντίσταση, ρ, ενός υλικού ορίζεται με απλό τρόπο ως εξής: αν πάρει κανείς ένα κύλινδρο μήκους, L, και επιφάνειας βάσης, S, φτιαγμένο από ομογενές και ισότροπο υλικό και εφαρμόσει διαφορά δυναμικού, U, μεταξύ των δύο επιπέδων επιφανειών του τότε θα διαρρεύσει από αυτόν ρεύμα, Ι, τέτοιο ώστε η αντίσταση του R = U/I να ισούται ακριβώς με R = ρ L/S. Αν το σύστημα υπακούει το νόμο του Ohm τότε το R δεν εξαρτάται από την τάση που εφαρμόζεται και η αντίσταση λέγεται ωμική. Η συμπυκνωμένη ύλη ή αλλιώς τα στερεά υλικά διακρίνονται σε τρεις κύριες κατηγορίες ανάλογα με την τιμή της ειδικής ηλεκτρικής τους αντίστασης σε θερμοκρασία περιβάλλοντος (σχήμα 1.1) και της συμπεριφοράς που αυτή παρουσιάζει με την θερμοκρασία: α) τους αγωγούς (μέταλλα) που έχουν μεγάλη συγκέντρωση ελευθέρων ηλεκτρονίων στο εσωτερικό τους και άρα μπορούν να οδηγήσουν ηλεκτρικό ρεύμα με πολύ μικρή αντίσταση ρ, κάτω από 10-2 Ωcm, β) τους ενδογενείς ημιαγωγούς που έχουν μικρή μεν συγκέντρωση φορέων αλλά διαμορφώσιμη προς μεγαλύτερες τιμές (όπως θα δούμε στη συνέχεια) καταλαμβάνοντας ενδιάμεσες τιμές του ρ σε εύρος Ωcm και τους γ) μονωτές που πρακτικά δεν έχουν ελεύθερους φορείς παρουσιάζοντας τιμές του ρ > 10 8 Ωcm Σχήμα 1.1: Κατάταξη συμπυκνωμένης ύλης ανάλογα με την ηλεκτρική αντίσταση Στα μέταλλα το ρ ανεβαίνει αναλογικά με τη θερμοκρασία σύμφωνα με την: ρ = [ρο (1+α (Τ-Το)] (1.1) Σελίδα 2 από 27

5 όπου ρο, Το σταθερές. Αντίθετα στους ενδογενείς ημιαγωγούς η αντίσταση μειώνεται εκθετικά (δηλαδή πολύ γρήγορα) με αύξηση της θερμοκρασίας: ρ=b e c/t (1.2) όπου b, c σταθερές, επειδή αυξάνεται αντίστοιχα γρήγορα η πυκνότητα φορέων αγωγιμότητας. Η λέξη ενδογενής αναφέρεται στην απουσία ξένων ατόμων μέσα στο πλέγμα που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την πυκνότητα των φορέων αγωγιμότητας. Τι σημαίνει όμως φορέας αγωγιμότητας; Το μεμονωμένο άτομο ενός υλικού έχει τον πυρήνα του και τα ηλεκτρόνια σε στοιβάδες/κελύφη που τον περιβάλουν. Οι στοιβάδες/κελύφη αποτελούνται από ηλεκτρόνια με διαφορετικές ενέργειες και αποστάσεις από τον πυρήνα. Ενεργειακά αυτό επιδεικνύεται από την παρουσία διακριτών ενεργειακών σταθμών σε ένα πηγάδι ελκτικού δυναμικού που προκαλεί ο πυρήνας (σχήμα 1.2α). Τα ηλεκτρόνια γεμίζουν ανά δύο κάθε στάθμη από κάτω προς τα πάνω μέχρι να συμπληρωθεί ο αριθμός τους. Όταν πλησιάσουν δύο άτομα σε ικανή απόσταση μεταξύ τους τότε ηλεκτρόνια από τις ανώτερες στοιβάδες, μπορούν να αλληλεπιδράσουν προσπαθώντας να ελαττώσουν τη συνολική ενέργεια του συστήματος. Αυτή η αλληλεπίδραση σημαίνει σχίσιμο κάθε μιας από τις στάθμες αυτές σε δύο (μικρότερης και μεγαλύτερης ενέργειας της αρχικής) (σχήμα 1.2β). Όταν αυτή η αλληλεπίδραση γίνεται μεταξύ N ατόμων το σχίσιμο κάθε στάθμης του ατόμου γίνεται σε Ν στάθμες. Το αποτέλεσμα είναι να δημιουργείται μια σειρά από ενεργειακές ζώνες. Κάθε ζώνη αποτελείται από πυκνές αλλά διακριτές στάθμες στις οποίες κατανέμονται, πάντα 2 ανά στάθμη από κάτω προς τα πάνω, τα ηλεκτρόνια των ατόμων που συμμετέχουν στους δεσμούς που τα συγκρατούν μεταξύ τους στο στερεό (ηλεκτρόνια σθένους). Η ανώτερη στάθμη στην οποία φτάνει και την οποία καταλαμβάνει το τελευταίο ηλεκτρόνιο, είναι πιο ψηλά ενεργειακά όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία του ημιαγωγού. Αυτό επιβάλει η κατανομή Fermi με την θερμοκρασία. Από αυτή συνεπάγεται ότι η ανώτερη ενεργειακά κατηλλειμένη στάθμη έχει τη χαμηλότερη τιμή ενέργειας, στη θερμοκρασία απολύτου μηδενός (-273 ο C). Ε tot Εtot tot Ε tot r r r (α) (β) (γ) Σχήμα 1.2: Από τα μεμονωμένα άτομα στη συμπυκνωμένη ύλη: Ενεργειακή εικόνα Σελίδα 3 από 27

6 Μεταξύ των ζωνών παρουσιάζονται και χάσματα δηλαδή τιμές ενέργειας που δεν μπορεί να πάρει κάποιο από τα ηλεκτρόνια σθένους (σχήμα 1.2γ). Η ικανότητα ενός υλικού να άγει το ηλεκτρικό ρεύμα εξαρτάται από την δυνατότητα που έχουν τα ηλεκτρόνια σθένους να ανεβάσουν την κινητική τους ενέργεια στην τιμή που τους επιβάλει η εξωτερική διαφορά δυναμικού, U. Αυτό ανάγεται στην ύπαρξη μη κατηλλειμένης (από άλλα ηλεκτρόνια) ανώτερης ενεργειακά στάθμης με την απαιτούμενη από την U, ενεργειακή διαφορά. Στα μέταλλα παρατηρείται ότι η ανώτερη ενεργειακά κατηλλειμένη στάθμη βρίσκεται εντός μιας ενεργειακής ζώνης (σχήμα 1.3α). Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν πολύ κοντινές, ενεργειακά, άδειες στάθμες για να ανέβει το ηλεκτρόνιο όταν του ζητήσει η U να το κάνει, οπότε τα μέταλλα είναι καλοί αγωγοί του ρεύματος. Στους μονωτές παρατηρείται ότι η ανώτερη ενεργειακά κατηλλειμένη στάθμη είναι ακριβώς στο επάνω όριο μιας ζώνης και μετά ακολουθεί ενεργειακό χάσμα (σχήμα 1.3γ). Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχουν πολύ κοντινές ενεργειακά άδειες στάθμες για να ανέβει το ηλεκτρόνιο οπότε οι μονωτές είναι κακοί αγωγοί του ρεύματος. Στους ημιαγωγούς η ανώτερη ενεργειακά κατηλλειμένη στάθμη στο απόλυτο μηδέν είναι και πάλι ακριβώς στο επάνω όριο μιας ζώνης που ακολουθείται από ενεργειακό χάσμα. Σε θερμοκρασία περιβάλλοντος όμως, η κατανομή Fermi επιτρέπει σε μερικά ηλεκτρόνια να μεταπηδούν και να παραμένουν στις κατώτερες στάθμες της ανώτερης ενεργειακά ζώνης επειδή το ενεργειακό χάσμα, Εg, είναι μικρό (έως 2eV περίπου) σε σχέση με αυτό ενός μονωτή (σχήμα 1.3β). Έτσι ο ημιαγωγός μπορεί να άγει ρεύμα στην επάνω ζώνη (που καλείται και Ζώνη Αγωγιμότητας, Ζ.Α.) όπως το μέταλλο, όμως η ειδική ηλεκτρική του αντίσταση του είναι μεγάλη επειδή τα ηλεκτρόνια εκεί είναι λίγα. Για αυτό καλείται ημιαγωγός! Τα ηλεκτρόνια που έχουν μεταπηδήσει από την κάτω στην επάνω ζώνη έχουν αφήσει πλέον και κάποιες άδειες στάθμες και στην κάτω ζώνη. Οι κενές αυτές θέσεις ηλεκτρονίων καλούνται «οπές». Η αγωγιμότητα ενισχύεται από την ύπαρξη των οπών καθώς η U μπορεί πλέον να προκαλεί μετακίνηση ηλεκτρονίων και στην κάτω ζώνη (που καλείται Ζώνη Σθένους, Ζ.Σ.) μέσω αυτών των σταθμών. E g E f E g /2 E f E g E f E g /2 (α) (β) (γ) Σχήμα 1.3: Δομή ενεργειακών ζωνών σε μέταλλο (α), ημιαγωγό (β) και μονωτή (γ). Σελίδα 4 από 27

7 1.2 Εξωγενείς Ημιαγωγοί Ένας ημιαγωγός χωρίς ξένα άτομα στο εσωτερικό του, που καλούνται «προσμίξεις», ονομάζεται ενδογενείς ημιαγωγός. Στην τεχνολογία ημιαγωγών η εισαγωγή προσμίξεων σε θέσεις ατόμων του πλέγματος (προσμίξεις «αντικατάστασης») αποδεικνύεται ευεργετική στην ελεγχόμενη αύξηση της αγωγιμότητας του υλικού, τόσο ως προς το μέγεθος όσο και ως προς την χωρική κατανομή της. Για παράδειγμα στο πυρίτιο η εισαγωγή ατόμων με 5 ηλεκτρόνια σθένους οδηγεί τα 4 να σχηματίζουν δεσμούς με 4 γειτονικά άτομα πυριτίου και 1 να διατίθεται αδέσμευτο στον κρύσταλλο δηλαδή να μπορεί να κινηθεί σχεδόν ελεύθερα σε αυτόν συνεισφέροντας κατά 1 στην αύξηση των ηλεκτρονίων αγωγιμότητας του. Η πρόσμιξη αυτή καλείται «δότης» ηλεκτρονίων (σχήμα 1.4α). Αντίστοιχα εισαγωγή ατόμων με 3 ηλεκτρόνια σθένους τα οδηγεί στο να σχηματίζουν δεσμούς με 3 γειτονικά άτομα πυριτίου και 1 κενή θέση (οπή) από το 4 ο γείτονα πυριτίου να διατίθεται στον κρύσταλλο. Αυτή η θέση μπορεί να «κινείται» με μεταπήδηση γειτονικών ηλεκτρονίων συνεισφέροντας έτσι στην αύξηση των οπών αγωγιμότητας του ημιαγωγού. Η πρόσμιξη αυτή καλείται «αποδέκτης» ηλεκτρονίων (σχήμα 1.4β). Προσέξτε ότι οι προσμίξεις αποκτούν τοπικά φορτίο με την απομάκρυνση ηλεκτρονίου ή οπής αλλά συνολικά ο κρύσταλλος παραμένει ουδέτερος. Ο ημιαγωγός με προσμίξεις καλείται «εξωγενής». Si: Πεντασθενείς P, As, Sb Si: Τρισθενείς B, Al, Ga, In Δότης Ελεύθερο e- Αποδέκτης Ελεύθερη οπή Σχήμα 1.4: Πυρίτιο με προσμίξεις αντικατάστασης δοτών (αριστερά) και αποδεκτών (δεξιά). Από ενεργειακής άποψης η παρουσία δοτών εισάγει μια ενεργειακή στάθμη τόσο κοντά στην Z.A. (διαφορά ενέργειας Εd) ώστε τα ηλεκτρόνια όλων των συγκεκριμένων ατόμων, που δεν συμμετέχουν σε δεσμούς με το πυρίτιο, να έχουν μεταπηδήσει στη Z.Α (σχήμα 1.5). Επειδή ο αριθμός τους είναι συνήθως πολύ μεγαλύτερος από εκείνον του ενδογενούς ημιαγωγού, η αγωγιμότητα οφείλεται πλέον αποκλειστικά σε αυτά και ο ημιαγωγός καλείται «τύπου-n», δηλαδή negative, όρος που λαμβάνεται από το φορτίο του ηλεκτρονίου. Αντίστοιχα η παρουσία αποδεκτών εισάγει μια ενεργειακή στάθμη τόσο κοντά στην Z.Σ. (διαφορά ενέργειας Εα) ώστε τα ηλεκτρόνια όλων των γειτονικών ατόμων πυριτίου, να έχουν μεταπηδήσει στη στάθμη αυτή από τη Ζ.Σ., αφήνοντας αντίστοιχες κενές θέσεις (οπές) στη Ζ.Σ. (σχήμα 1.5). Επειδή ο αριθμός των οπών είναι συνήθως πολύ μεγαλύτερος από εκείνον του ενδογενούς ημιαγωγού, η αγωγιμότητα του οφείλεται πλέον αποκλειστικά σε αυτές και ο ημιαγωγός καλείται «τύπου-p», δηλαδή positive, όρος που λαμβάνεται από την έλλειψη ηλεκτρονιακού φορτίου. Σελίδα 5 από 27

8 τύπου -n τύπου -p Z.A. Z.A. E d στάθμη δοτών E c Ε i Ε i E F E v στάθμη αποδεκτών Z.Σ. Z.Σ. E a Σχήμα 1.5: Διάγραμμα ενεργειακών ζωνών ημιαγωγού με προσμίξεις. Η αύξηση της αγωγιμότητας (ή αλλιώς μείωση W o της ειδικής αντίστασης) του ημιαγωγού είναι ανάλογη του αριθμού των προσμίξεων που εισάγονται στο υλικό. Για παράδειγμα το πυρίτιο έχει ατομική πυκνότητα άτομα/cm 3 και ειδική αντίσταση 2, Ωcm. Αν εισαχθούν άτομα/cm 3 δηλαδή ένα άτομο πρόσμιξης για κάθε ένα εκατομμύριο άτομα πυριτίου η ειδική αντίσταση του θα μειωθεί περίπου στο ένα εκατομμυριοστό της αρχικής τιμής της. (σχήμα 1.6) Si: 2.5x10 5 Ωcm Ειδική αντίσταση ρ (Ω-cm) F επαφή pn τύπου -n τύπου -p Πυκνότητα προσμίξεων (cm -3 ) Si: 5x10 22 cm -3 Σχήμα 1.6: Διάγραμμα ειδικής αντίστασης συναρτήσει της πυκνότητας προσμίξεων στο πυρίτιο. Σελίδα 6 από 27

9 Κεφάλαιο 2. Η βασική φωτοβολταϊκή διάταξη: δίοδος pn 2.1 Η ιδανική επαφή pn τύπου -n Το βασικό δομικό στοιχείο μιας φωτοβολταϊκής κυψελίδας είναι η επαφή ανάμεσα σε έναν ημιαγωγό τύπου-p και έναν τύπου-n. Κατασκευαστικά η επαφή δημιουργείται με την εισαγωγή Z.A. Z.A. μεγάλης πυκνότητας προσμίξεων του ενός τύπου από την επιφάνεια ημιαγωγού ο οποίος έχει ήδη E c κατασκευαστεί να περιλαμβάνει προσμίξεις του άλλου τύπου αλλά σε μικρότερη πυκνότητα. Θα μελετήσουμε τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά E F της επαφής θεωρώντας δύο ξεχωριστούς ημιαγωγούς που κολλάνε ιδανικά μεταξύ τους σε μια ευθεία γραμμή που ονομάζεται μεταλλουργική επαφή. E v τύπου -p Διάχυση Z.Σ. ηλεκτρονίων Z.Σ. Ολίσθηση ηλεκτρονίων W o Ρεύμα διάχυσης e - Ρεύμα διάχυσης h + Ρεύμα ολίσθησης e - Ρεύμα ολίσθησης h + F επαφή pn Διάχυση οπών Ολίσθηση οπών Σχήμα 2.1: Διάγραμμα ενεργειακών ζωνών και ρεύματα φορέων αγωγιμότητας στην επαφή pn. Είναι γνωστό ότι εάν σε ένα κλειστό χώρο υπάρχει υψηλή συγκέντρωση σωματίων και σε έναν άλλο χαμηλή και ανοίξει κανείς δίαυλο επικοινωνίας ανάμεσα τους τότε τα σωμάτια θα διαχυθούν από τον χώρο υψηλής προς εκείνον της χαμηλής συγκέντρωσης στην προσπάθεια τους να τις εξισώσουν. Κατά την επαφή των δύο τύπων ενός ημιαγωγού ανοίγεται ένας δίαυλος επικοινωνίας ανάμεσα σε δύο χώρους με μεγάλη διαφορά συγκέντρωσης για κάθε ένα από τους φορείς αγωγιμότητας, ηλεκτρόνια και οπές. Έτσι τα ηλεκτρόνια αμέσως θα προσπαθήσουν να διαχυθούν από την πλευρά n που είναι πολλά προς την p που είναι λίγα και οι οπές αντίστροφα. Επειδή κίνηση φορτίων προς μια διεύθυνση σημαίνει αγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, δημιουργούνται αυτομάτως δύο ρεύματα διάχυσης. Ένα οπών και ένα ηλεκτρονίων. Το ηλεκτρικό ρεύμα ηλεκτρονίων έχει ίδια συμβατική φορά με των οπών επειδή παράγεται από αρνητικά φορτισμένα σωμάτια που κινούνται αντίθετα από τις θετικά φορτισμένες οπές (σχήμα 2.1). Αμέσως μόλις οι πρώτοι φορείς εγκαταλείψουν τους ημιαγωγούς τους αίρεται η ηλεκτρική τους ουδετερότητα. Στον τύπου-n η έλλειψη ηλεκτρονίων αναδεικνύει το θετικό, απογυμνωμένο όπως λέγεται, ακίνητο φορτίο των πυρήνων των προσμίξεων που τα έδωσαν στον αντίστοιχο κρύσταλλο. Αντίστοιχα στον τύπου-p τα ηλεκτρόνια που έφτασαν από τον τύπου-n φορτίζουν αρνητικά τους αποδέκτες με αποτέλεσμα να παρατηρείται στατικό αρνητικό φορτίο. Και τα δύο φορτία αναπτύσσονται κοντά και εκατέρωθεν της επαφής, σε μια περιοχή που καλείται «περιοχή απογύμνωσης», Π.Α.) δημιουργώντας ηλεκτρικό πεδίο κάθετα στην επαφή (σχήμα 2.1). Η φορά του προκαλεί την άσκηση δύναμης στους διαχεόμενους φορείς που είναι αντίθετη στην κίνηση τους. Αυτό ισοδυναμεί με την δημιουργία δύο νέων ρευμάτων για τα Σελίδα 7 από 27

10 ηλεκτρόνια και τις οπές που λέγονται ρεύματα ολίσθησης και έχουν αντίθετη φορά προς εκείνα της διάχυσης. Όσο η φόρτιση μεγαλώνει τόσο μεγαλώνουν τα ρεύματα ολίσθησης έως ότου κάποια στιγμή εξισώνονται με τα ρεύματα διάχυσης. Τότε επέρχεται θερμοδυναμική ισορροπία Θ.Ι. στην επαφή. Η ενεργειακή εικόνα της επαφής φαίνεται στο σχήμα 2.1. Η καμπύλωση των ενεργειακών ζωνών οφείλεται στην παρουσία των φορτίων. Η επαφή pn σε Θ.Ι. παρουσιάζει μηδενική διαφορά δυναμικού μεταξύ των εξωτερικών άκρων των ημιαγωγών που την αποτελούν (τάση ανοιχτού κυκλώματος Uoc = 0, oc: open circuit), ενώ η βραχυκύκλωση τους δεν παράγει ρεύμα στο εξωτερικό κύκλωμα (ρεύμα βραχυκυκλώματος Ιsc = 0, sc: short circuit). Αν εφαρμοστεί στα άκρα θετική τάση,u, δηλαδή το υψηλό δυναμικό (+) να είναι συνδεμένο με τον τύπου-p ημιαγωγό και το αρνητικό (-) στον τύπου-n (σχήμα 2.2), τότε εξουδετερώνεται μέρος του αρνητικού φορτίου του πρώτου και του θετικού του δεύτερου κοντά στην μεταλλουργική επαφή. Αντίστοιχα υποβαθμίζονται τα ρεύματα ολίσθησης που πλέον δεν εξισορροπούν τα ισχυρά ρεύματα διάχυσης τα οποία εξέρχονται προς το εξωτερικό κύκλωμα σαν ένα συνολικό ρεύμα Ι. Το ρεύμα αυτό αυξάνεται εκθετικά με την αύξηση της τάσης, U. Η επαφή λέγεται ότι βρίσκεται σε ορθή πόλωση. Αν εφαρμοστεί στα άκρα αρνητική τάση τότε το φορτίο από την κάθε πλευρά της επαφής αυξάνεται και αντίστοιχα το ηλεκτρικό πεδίο εντός της επαφής. Επειδή τα ρεύματα διάχυσης φυσικά παραμένουν εξισορροπημένα δεν θα εμφανιζόταν καθόλου ρεύμα στο κύκλωμα όπως στην Θ.Ι. Όμως το ισχυρότερο πεδίο αναγκάζει τα λίγα ηλεκτρόνια του τύπου-p ημιαγωγού να κινηθούν προς τον τύπου-n ημιαγωγό και τις λίγες οπές του τύπου-n να κινηθούν προς την πλευρά τύπου-p. Αυτά δεν εξισορροπούνται από κάτι και τελικά ανιχνεύονται σαν ένα απειροελάχιστο ρεύμα Ιs στο εξωτερικό κύκλωμα. Η επαφή λέγεται ότι βρίσκεται σε ανάστροφη πόλωση. Η γραφική αναπαράσταση της συμπεριφοράς του ρεύματος που ανιχνεύεται στο εξωτερικό κύκλωμα συναρτήσει της εφαρμοζόμενης τάσης δίδεται στο σχήμα 2.2. Πρακτικά η επαφή συμπεριφέρεται σαν διακόπτης που επιτρέπει τη διέλευση ρεύματος μόνο κατά την μία φορά και για το λόγο αυτό ονομάζεται και δίοδος. I U < 0 U > 0 n p n p I I < 0 I I > 0 W > W o o 0 I s o (Α) q e e U 0 U Σχήμα 2.2: Συμπεριφορά ρεύματος επαφής pn σε ορθή και ανάστροφη πόλωση Η μαθηματική σχέση που περιγράφει την καμπύλη ρεύματος-τάσης (IV) της ιδανικής διόδου είναι: W < W o q U I I exp e s 1 (2.1) kbt Σελίδα 8 από 27 (Β) q q e

11 όπου Τ η θερμοκρασία της διόδου, qe το φορτίο του ηλεκτρονίου και kb η σταθερά Boltzmann. Το ρεύμα ανάστροφης πόλωσης, που πρέπει ιδανικά να διατηρείται όσο γίνεται χαμηλότερο, εξαρτάται από την θερμοκρασία και το ενεργειακό χάσμα του ημιαγωγού σύμφωνα με την αναλογία: I s Eg T exp kbt με γ 3.5 (2.2) Βλέπουμε ότι αυξάνεται εκθετικά με μείωση του ενεργειακού χάσματος και με αύξηση της θερμοκρασίας του. 2.2 Αποκλίσεις από την ιδανικότητα Στην πράξη όταν ηλεκτρόνια και οπές κινούνται στην περιοχή απογύμνωσης τότε κάποια από αυτά μπορούν να επανασυνδεθούν μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι καθώς η κενή θέση ηλεκτρονίου δεσμού πυριτίου μετακινείται στο χώρο με αμοιβαίες μετακινήσεις ηλεκτρονίων σθένους γειτονικών δεσμών (αυτό σημαίνει κινούμενη οπή) είναι δυνατόν να βρεθεί σε κοντινή απόσταση με κινούμενο ηλεκτρόνιο οπότε η ελαχιστοποίηση ενέργειας θα αναγκάσει το δεύτερο να καταλάβει την κενή θέση. Έτσι εξαφανίζονται και οι δύο φορείς, το ηλεκτρόνιο και η οπή. Οι επανασυνδέσεις μειώνουν το ρεύμα που άγει η δίοδος στην ορθή πόλωση αλλά αυξάνουν και το ρεύμα ανάστροφης πόλωσης (διαβάστε γιατί στην βιβλιογραφία) και άρα υποβαθμίζουν συνολικά την διοδική συμπεριφορά (διακεκομμένη γραμμή στο σχήμα 2.3). Η εξίσωση που περιγράφει την καμπύλη IV δίδεται από τη σχέση 2.3. Η διαφορά της από την ιδανική περίπτωση είναι η προσθήκη του παράγοντα ιδανικότητας, n. Αυτός ισούται με μονάδα στην ιδανική περίπτωση και είναι μεγαλύτερος όσο ισχυρότερη είναι η επανασύνδεση. I U I q U I exp e ' 1 nkbt s (2.3) Σχήμα 2.3: Απόκλιση από ιδανικότητα λόγω επανασύνδεσης. Στην πρακτική δίοδο pn θα πρέπει να προστεθούν δύο επιπλέον παράγοντες οι οποίοι δρουν αρνητικά στην επιθυμητή ηλεκτρική της συμπεριφορά: η σειριακή αντίσταση και η αντίσταση διαρροής. Η σειριακή αντίσταση Rs περιλαμβάνει την αντίσταση που προβάλει στο ρεύμα α) το σώμα κάθε ημιαγωγού μακριά από την επαφή pn, β) οι αγωγοί που συνδέουν τη δίοδο με την πηγή τάσης και γ) οι επαφές των αγωγών με τους ημιαγωγούς p και n. Η θέση της αντίστασης σε σχέση με τη δίοδο στο κύκλωμα δίδεται στο σχήμα 2.4 και όταν η τιμή της γίνεται αρκούντως μεγάλη τότε το Σελίδα 9 από 27

12 αποτέλεσμα της στην καμπύλη IV γίνεται αισθητό από την παραγωγή ωμικής αναλογίας (ευθεία γραμμή) στο δεξιότερο κομμάτι της ορθής πόλωσης. Όπως είναι εμφανές στο σχήμα 2.4 τα ρεύματα υποβαθμίζονται σε αυτή την περιοχή της καμπύλης σε σχέση με την δίοδο με μηδενική σειριακή αντίσταση. R s n n U > >00 U > 0 I > 0 I > 0 p p Σχήμα 2.4: Σειριακή αντίσταση σε δίοδο και επίδραση στην καμπύλη IV (διακεκομμένη γραμμή στο διάγραμμα). Η εξίσωση που περιγράφει την καμπύλη IV μη ιδανικής διόδου με σειριακή αντίσταση Rs είναι: I q ( U IR I I exp e s s ' 1 (2.4) nkbt q e U Η αντίσταση διαρροής Rsh οφείλεται α) στην διαρροή ρεύματος παράλληλα στην επαφή, όχι μέσα από αυτήν αλλά από την εξωτερική επιφάνεια των ημιαγωγών που την συνθέτουν και β) στην q e U παρουσία κρυσταλλικών ατελειών και ξένων προσμίξεων μέσα στην περιοχή απογύμνωσης που δρουν ως «κανάλια» αγωγής φορέων αγωγιμότητας στην ανάστροφη πόλωση (εκεί δηλαδή που δεν θα έπρεπε να άγει η δίοδος). Η θέση της αντίστασης σε σχέση με τη δίοδο στο κύκλωμα δίδεται στο σχήμα 2.5 και όταν η τιμή W της < γίνεται W αρκούντως μικρή τότε (Β) το αποτέλεσμα της στην καμπύλη IV γίνεται αισθητό από την παραγωγή ωμικής o αναλογίας (ευθεία γραμμή) στην ανάστροφη πόλωση. Όπως είναι εμφανές στο σχήμα 2.5 τα ρεύματα ενισχύονται W < W (Β) σε αυτή την περιοχή της καμπύλης σε σχέση με την δίοδο με άπειρη αντίσταση o διαρροής. n U > >00 U > 0 R sh p I U n I > 0 p U I > 0 Σχήμα 2.4: Αντίσταση διαρροής σε δίοδο και επίδραση στην καμπύλη IV (διακεκομμένη γραμμή). Η εξίσωση που περιγράφει την καμπύλη IV μη ιδανικής διόδου με αντίσταση διαρροής Rsh είναι: q e U Σελίδα 10 από 27

13 qeu U I Is exp nkbt 1 Rsh ' (2.5) Κεφάλαιο 3. Απορρόφηση ακτινοβολίας στη δίοδο: το φωτοβολταϊκό στοιχείο 3.1 Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο Όταν ηλεκτρομαγνητική (Η/Μ) ακτινοβολία ισχύος Pinc προσπίπτει πάνω σε μια επίπεδη ημιαγωγική επιφάνεια τότε μέρος αυτής ανακλάται Prefl προς τα πίσω ή σκεδάζεται προς διάφορες κατευθύνσεις ανάλογα με την τραχύτητα της επιφάνειας. Ένα μέρος της εισέρχεται στον ημιαγωγό. Κατά την πορεία της σε αυτόν μέρος της απορροφάται, Pabs, από το υλικό, δηλαδή η ενέργεια της αποδίδεται σε αυτό. Αν το πάχος του υλικού είναι αρκούντος μικρό τότε μέρος, Ptrans της ακτινοβολίας θα καταφέρει να βγει έξω από αυτό. Η αρχή διατήρησης της ενέργειας επιβάλει την ισότητα Pinc = Prefl + Pabs + Ptrans (3.1) Η συνηθέστερη μορφή απορρόφησης σε ένα υλικό είναι η λήψη της ενέργειας των φωτονίων από ηλεκτρόνια σθένους ή αγωγιμότητας. Τότε αυξάνεται η κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων (ή αλλιώς ανεβαίνουν σε υψηλότερη μη κατηλλειμένη στάθμη μιας ενεργειακής ζώνης) και σχεδόν αρχίζουν άμεσα να επιβραδύνονται (να κατεβαίνουν στάθμες) προς την αρχική τιμή της ενέργειας των με σκεδάσεις («κρούσεις») με άτομα του πλέγματος που ταλαντώνονται θερμικά (ή με ατέλειες του κρυστάλλου) αυξάνοντας την τοπική θερμοκρασία του υλικού. Τελικά η Η/Μ ενέργεια που απορροφάται, αποδίδεται στο ημιαγωγό ως θερμότητα αυξάνοντας την θερμοκρασία του. Ec hv hv hv > E Eg g hv (a) hv (b) Ev Σχήμα 3.1: Γένεση φορέων αγωγιμότητας και επανασύνδεση a) ζώνη με ζώνη και b) μέσω ατελειών δομής Αν όμως η ενέργεια των φωτονίων, hv, είναι μεγαλύτερη από το ενεργειακό χάσμα του ημιαγωγού (hv > Eg) τότε η απορρόφηση μπορεί να οδηγήσει στην άνοδο ενός ηλεκτρονίου από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας και άρα την δημιουργία ενός ζεύγους ελευθέρου ηλεκτρονίουοπής (σχήμα 3.1). Πριν το ηλεκτρόνιο φύγει όμως από την περιοχή μπορεί να επανασυνδεθεί με την κενή θέση δεσμού που άφησε πίσω του (οπή) αποδίδοντας και πάλι την ενέργεια που πήρε από το φωτόνιο σε θερμότητα ή παράγοντας καινούργιο φωτόνιο με άλλη διεύθυνση από αυτήν του αρχικού (επανασύνδεση ζώνη με ζώνη). Αν όμως προλάβει να απομακρυνθεί τότε το φώς δημιούργησε ένα ζεύγος νέων φορέων αγωγιμότητας, το φωτοηλεκτρόνιο και την φωτοοπή (τα ονομάζουμε έτσι επειδή προήλθαν από απορρόφηση φωτός). Το φως επομένως μπορεί να αυξάνει την αγωγιμότητα (ή να μειώνει την ειδική αντίσταση ενός ημιαγωγού) σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται φωτοαγωγιμότητα. Επανασυνδέσεις φορέων μπορεί να γίνονται φυσικά και σε Eg Σελίδα 11 από 27

14 hv hv (i) hv (iii) hv (ii) hv διαφορετικά από τα σημεία γένεσης τους. Οι επανασυνδέσεις ενισχύονται από την παρουσία ατελειών στο κρυσταλλικό πλέγμα που δημιουργεί ενεργειακές στάθμες εντός του χάσματος του ημιαγωγού. Π εριοχή Περιοχή Περιοχή P(x) διάχυσης J λ (x) ολίσ θησ ης διάχυσης q (V +V bi) (β ) ο P o P (1 -R ) J λ ο (γ ) J λ (x) = J λ ο exp[-a(λ) x] (3.2) 0 d d+ W x Προσπίπτουσα Σώμα ημιαγωγού επιφάνεια Σχήμα 3.2: Ένταση διερχόμενης από ημιαγωγό Η/Μ ακτινοβολίας. Η απορρόφηση του φωτός στο σώμα του ημιαγωγού είναι ισχυρότερη κοντά στην επιφάνεια πρόσπτωσης. Η ένταση της διερχόμενης Η/Μ ακτινοβολίας μειώνεται εκθετικά με την απόσταση, x, από την εξωτερική επιφάνεια προς το εσωτερικό του ημιαγωγού (σχήμα 3.2) με ρυθμό που εξαρτάται από το μήκος κύματος της μέσω του λεγόμενου συντελεστή απορρόφησης a(λ) του υλικού. Η σχέση 3.2 που περιγράφει τη συμπεριφορά αυτή καλείται νόμος του Beer. Στην Απόκριση ανθρωπίνου ματιού περίπτωση που οι επανασυνδέσεις φορέων γίνονται ζώνη με ζώνη αποδεικνύεται ότι η συγκέντρωση των φορέων που δημιουργεί Υπέρυθρο Κόκκινο το φώς σε Πράσινο κάθε θέση Ιώδες x, Υπεριώδες και άρα η φωτοαγωγιμότητα του υλικού, είναι ανάλογη του Πορτοκαλί Κίτρινο Μπλέ J. Στο σχήμα 3.3 παρουσιάζεται η εξάρτηση του a από το λ και την CdTe ενέργεια φωτονίου hv σε διάφορους ημιαγωγούς, συνήθεις στην κατασκευή Φ/Β κυψελίδων. Η InSb PbS Ge Si GaAs CdSe GaP CdS SiC GaN ZnS ενέργεια από την οποία ξεκινούν οι καμπύλες αποτελεί την ενέργεια χάσματος κάθε περίπτωσης. HgCdTe GaAs1-yPy λ(μm) λ(μικρά) E g(ev) α (cm -1 ) hv(ev) Σχήμα 3.3: Εξάρτηση του συντελεστή απορρόφησης από την ενέργεια και το μήκος κύματος του φωτός. Σελίδα 12 από 27

15 Ας εξετάσουμε τώρα τι συμβαίνει στην περιοχή απογύμνωσης μιας επαφής pn στην περίπτωση που προσπίπτει Η/Μ ακτινοβολία από την εξωτερική επιφάνεια ενός από τους δύο ημιαγωγούς, τον τύπου p στην περίπτωση του σχήματος U oc _ hv p n E c Π. Α. e - p + E Fp E v hv hv hv qu oc E c E Fn E v J(x) Περιοχή διάχυσης Περιοχή ολίσθησης Περιοχή διάχυσης J o 0 d d+w x Σχήμα 3.4: Η επαφή pn κάτω από εξωτερικό φωτισμό: διάγραμμα ζωνών και κατανομή φωτεινής έντασης. Το φώς που θα καταφέρει να φτάσει στην Π.Α. θα παράγει και εκεί ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Σε αντίθεση όμως με το κυρίως σώμα ενός ημιαγωγού, το ζεύγος μέσα στην Π.Α. θα βρεθεί άμεσα υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου που έχει δημιουργηθεί από το φορτίο των απογυμνωμένων προσμίξεων και θα διαχωριστεί πριν επανασυνδεθεί : το φωτοηλεκτρόνιο θα ολισθήσει προς τον τύπου-n ημιαγωγό και η φωτοοπή προς τον τύπου-p. Έτσι παράγεται ένα πλεόνασμα φωτοηλεκτρονίων στον n ημιαγωγό και φωτοοπών στον p ημιαγωγό. Στην περίπτωση που η δίοδος δεν είναι συνδεμένη εξωτερικά (ανοιχτό κύκλωμα), το πλεόνασμα των φωτοφορέων στην Π.Α. δρα ως φορτίο αντιθέτου προσήμου από εκείνο των απογυμνωμένων προσμίξεων με αποτέλεσμα να μειώνεται το συνολικό φορτίο της επαφής. Έτσι αποκαθίσταται μια νέα δυναμική, όπως λέγεται, ισορροπία των ρευμάτων ολίσθησης που έχουν ενισχυθεί από το φώς, με τα ρεύματα διάχυσης. Το σημαντικό εδώ είναι ότι το πλεόνασμα των φωτοφορέων εκατέρωθεν της επαφής γίνεται ανιχνεύσιμο ως μια διαφορά δυναμικού (τάση) ανάμεσα στις εξωτερικές επιφάνειες των ημιαγωγών που τη συνθέτουν. Η τάση αυτή ονομάζεται τάση ανοιχτού κυκλώματος Uoc και Σελίδα 13 από 27

16 παρατηρείται αυθόρμητα με την πρόσπτωση της Η/Μ ακτινοβολίας στη δίοδο. Ηλεκτρικό στοιχείο που αποδίδει διαφορά δυναμικού στους ακροδέκτες του αποτελεί μια εν δυνάμει πηγή τάσης δηλαδή μια πηγή ισχύος. Το φαινόμενο που μόλις περιγράψαμε και κάνει τη δίοδο pn πηγή τάσης είναι το φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Αν βραχυκυκλώσουμε τα εξωτερικά άκρα της διόδου τότε οι φωτοφορείς που φτάνουν στα όρια των περιοχών απογύμνωσης αυτομάτως κινούνται προς το εξωτερικό κύκλωμα χωρίς ουσιαστικά να συσσωρεύονται στα όρια αυτά. Η κίνηση αυτή γίνεται μέσω του σώματος κάθε ενός από τους ημιαγωγούς n και p και εκεί αποτελεί πάλι μια διαχυτική διαδικασία. Τελικά οι φωτοοπές που κινούνται στον p ημιαγωγό επανασυνδέονται με ηλεκτρόνια που διαρρέουν το εξωτερικό κύκλωμα προερχόμενα από τα φωτοηλεκτρόνια που έχουν κινηθεί στον n-ημιαγωγό. Το συνολικό ρεύμα που διαρρέει τη δίοδο pn καλείται φωτόρευμα, ΙL και είναι ανάλογο της έντασης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Στην ιδανική δίοδο το ρεύμα αυτό διαρρέει το εξωτερικό βραχυκύκλωμα. Για το λόγο αυτό καλείται και ρεύμα βραχυκύκλωσης, Ιsc. Η καμπύλη ρεύματος-τάσης διόδου pn παρουσία φωτός δίδεται στο σχήμα 3.5. Σε αυτό έχει συμπεριληφθεί η μη ιδανικότητα που οφείλεται σε επανασυνδέσεις φωτοφορέων στην Π.Α. Οι επανασυνδέσεις αυτές μειώνουν το φωτόρευμα σε σχέση με την μη ιδανική δίοδο αλλά και την τάση ανοιχτού κυκλώματος. Η καμπύλη ουσιαστικά μετατοπίζεται προς τα κάτω κατά το ρεύμα IL σε σχέση με εκείνη της διόδου στο σκοτάδι. Η καμπύλη μαθηματικά περιγράφεται από τη σχέση 3.3. I 0 Is U qeu I Is IL nkbt 1 exp (3.3) U oc 0 I L =I sc Σχήμα 3.5: Καμπύλη IV Φ/Β κυψελίδας διόδου pn Για εξωτερικό φωτισμό που παράγει φωτόρευμα πολύ μεγαλύτερο από το ρεύμα ανάστροφης πόλωσης (ΙL >> Ιs) αποδεικνύεται ότι για την τάση ανοιχτού κυκλώματος ισχύει η αναλογία: Uoc nk ne BT IL g ~ ln με γ ~ 3,5 (3.4) q ct q που δείχνει ότι η τάση αυξάνει α) με την ενέργεια χάσματος του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένη η επαφή pn, για σταθερό φωτόρευμα και β) με την ένταση του φωτορεύματος. T είναι η θερμοκρασία της επαφής, n ο παράγοντας ιδανικότητας και c σταθερά. Σελίδα 14 από 27

17 I I sc (A) I m I R 0 P Φορτίο R = U R /I R U m U R U oc R P m (B) 0 U Σχήμα 3.6: Α) ΙV Φ/Β στοιχείου Β) Καμπύλη παρεχόμενης ισχύος P και φορτίου R συναρτήσει της τάσης. Η δίοδος συμπεριφέρεται ως πάροχος ισχύος στο τέταρτο τεταρτημόριο του σχήματος 3.5 όπου το γινόμενο ρεύματος-τάσης είναι πάντα μικρότερο ή ίσο του μηδενός. Στις IV Φ/Β κυψελίδων παρουσιάζεται στην βιβλιογραφία μόνο το τεταρτημόριο αυτό αντεστραμμένο ως προς τον οριζόντιο άξονα δηλαδή με θετικά ρεύματα (σχήμα 3.6A). Όταν το Φ/Β στοιχείο συνδέεται με κάποιο εξωτερικό φορτίο, δηλαδή έναν καταναλωτή ενέργειας που ισοδυναμεί με αντίσταση R, τότε είναι υποχρεωμένο να λειτουργήσει σε σημείο (IR,UR) της IV καμπύλης του που να ικανοποιεί τη σχέση R = UR/IR. Εκεί θα αποδίδει στο φορτίο ισχύ P = UR IR. Αν υπολογίσουμε την ισχύ που παρέχει το στοιχείο σε εύρος τιμών φορτίου R και κάνουμε τη γραφική της παράσταση συναρτήσει της τάσης στα άκρα του στοιχείου τότε η καμπύλη που παίρνουμε (σχήμα 3.6Β) παρουσιάζει μέγιστο, Pm, για φορτίο Rm στο σημείο (Ιm,Um) που καλείται σημείο μέγιστης ισχύος, MPP. Στην πράξη αν ο συνδυασμός πηγής καταναλωτή γίνει με σκοπό τη λειτουργία σε αυτό το σημείο τότε υπάρχει η βέλτιστη εκμετάλλευση της Φ/Β κυψελίδας. I I sc R m I m FF Pm UmI m UocIsc UocIsc (3.5) 0 U m U oc Σχήμα 3.7: Σχηματικός ορισμός παράγοντα πληρότητας. Σελίδα 15 από 27

18 Μια ιδανική πηγή ισχύος σε κύκλωμα, ορίζεται το στοιχείο που μπορεί να τροφοδοτήσει με τάση (από 0 έως μια μέγιστη τιμή Uoc) το κύκλωμα ανεξαρτήτως του ρεύματος που θα του ζητηθεί από αυτό (από 0 έως μια μέγιστη κατασκευαστικά τιμή Isc). Η περιοχή λειτουργίας μιας τέτοιας πηγής είναι το ορθογώνιο που εσωκλείεται από τη διακεκομμένη γραμμή του σχήματος 3.7 και το σημείο μέγιστης παροχής ισχύος είναι το (Isc, Uoc). Η καμπύλη IV μιας Φ/Β κυψελίδας έχει μορφή που δείχνει ότι απέχει από εκείνη μιας ιδανικής πηγής ισχύος (σχήμα 3.7). Δείκτης της ιδανικότητας της κυψελίδας σαν πηγή ισχύος είναι ο παράγοντας πλήρωσης FF (field factor) που δίδεται από τη σχέση 3.5. Όσο το FF 1 τόσο πιο κοντά στην ιδανική πηγή είναι το στοιχείο. Στα συνήθη φωτοβολταϊκά όπου η τάση ανοιχτού κυκλώματος είναι μεγαλύτερη από 0.25 V o FF δίδεται από την εξίσωση: qu nk T qu nk T FF oc B ln 0.72 oc B (3.6) 1 qu nk T Ο FF πλησιάζει κοντύτερα στη μονάδα όσο μεγαλώνει η Uoc (άρα το Eg και το φωτόρευμα IL) αλλά μειώνεται με αύξηση της θερμοκρασίας λειτουργίας του στοιχείου που επιδρά αρνητικά και στην Uoc (σχέση 3.4). Τυπική περιοχή τιμών του FF σε λειτουργικά Φ/Β είναι Απόδοση Φ/Β στοιχείου και παράγοντες που την επηρεάζουν Από τις πιο σημαντικές παραμέτρους που χαρακτηρίζουν μια Φ/Β κυψελίδα είναι η απόδοση η. Ορίζεται ως ο λόγος της μέγιστης παρεχόμενης ηλεκτρικής ισχύος, Pm, από το Φ/Β προς την προσπίπτουσα ηλιακή ισχύ, Pin. Pm UmIm Pin Pin oc B FF UocI sc Pin (3.7) Η Pin είναι ίση με το γινόμενο της συνολικής προσπίπτουσας έντασης του ηλιακού φάσματος Jin επί την ενεργό επιφάνεια της, A, κυψελίδας στην οποία πέφτει το φώς. Η ένταση λαμβάνεται ως ολοκλήρωμα σε όλα τα μήκη κύματος της κατανομής του ηλιακού φάσματος που διέρχεται από αέρια μάζα ίση με 1.5 φορές το πάχος της γήινης ατμόσφαιρας (AM1.5) 0 J in J AM1.5( ) d (3.8) Μια από τις σημαντικότερες προσπάθειες που καταβάλλονται στην έρευνα και ανάπτυξη των Φ/Β στοιχείων σήμερα εστιάζεται ακριβώς στην αύξηση της απόδοσης των Φ/Β στοιχείων. Στην συνέχεια θα δούμε τους παράγοντες που την επηρεάζουν και κατασκευαστικές προσεγγίσεις που μπορούν να τη βελτιώσουν. Η απόδοση επηρεάζεται σοβαρά από το ενεργειακό χάσμα του ημιαγωγού που επιλέγεται για την κατασκευή του στοιχείου. Στο σχήμα 3.8 παρουσιάζεται η θεωρητική πρόβλεψη για τη μέγιστη απόδοση που μπορεί να έχει μια Φ/Β κυψελίδα επαφής pn, σαν συνάρτηση της ενέργειας χάσματος. Η πρόβλεψη θεωρεί τη δίοδο μη ιδανική λόγω επανασύνδεσης φορέων από ζώνη σε ζώνη και καλείται συχνά ως όριο Shockley-Queisser από τους ερευνητές που πρώτοι την εισήγαγαν. Στο ίδιο σχήμα παρουσιάζονται και τα χάσματα συνήθων ημιαγωγών στην κατασκευή Φ/Β κυψελίδων. Παρατηρούμε ότι η καμπύλη παρουσιάζει ένα μέγιστο στην τιμή Εg = 1.35 ev που αντιστοιχεί στο χάσμα του ημιαγωγού InP (φωσφίδιο του ινδίου) και ισούται με η 32%. Η μορφή της καμπύλης οφείλεται σε δύο ανταγωνιστικούς παράγοντες που επικρατούν ο ένας στις χαμηλές Σελίδα 16 από 27

19 και ο άλλος στις υψηλές ενέργειες. Από τις σχέσεις 3.6 και 3.7 παρατηρούμε ότι η απόδοση έχει τόσο άμεση όσο και έμμεση, μέσω του παράγοντα πλήρωσης, τάση να αυξάνεται με την τάση ανοιχτού κυκλώματος Uoc. Η σχέση 3.4 δείχνει ότι η Uoc είναι ανάλογη της ενέργειας χάσματος. Άρα η απόδοση αυξάνει με αύξηση της ενέργειας χάσματος και αυτό ακριβώς παρατηρείται κοιτάζοντας την καμπύλη του σχήματος 3.8 από τις χαμηλές Εg. Από την άλλη πλευρά μόνο τα φωτόνια με hv μεγαλύτερη της ενέργειας χάσματος (σχήμα 3.1) μπορούν απορροφηθούν από τον ημιαγωγό και να οδηγήσουν στην παραγωγή φωτορεύματος ΙL. Άρα το ΙL και επομένως και το Ιsc θα μειώνονται ισχυρά όσο η ενέργεια χάσματος αυξάνεται γιατί όλο και περισσότερα φωτόνια δεν απορροφώνται από τον ημιαγωγό. Αυτό οδηγεί στην μείωση τελικά της απόδοσης σε Εg > 1.4 ev. Οι δύο αυτοί ανταγωνιστικοί παράγοντες σε συνδυασμό με τις απώλειες φωτοφορέων από επανασύνδεση περιορίζουν και την μέγιστη τιμή της απόδοσης στο 32%. GaAs CdTe Όριο Shockley-Queisser η(%) GaP 10 CdSe InP Ge Cu Ge Si 2 O CdS E g (ev) Σχήμα 3.8: Θεωρητική απόδοση Φ/Β επαφής pn συναρτήσει της ενέργειας χάσματος. Μια κατασκευαστική προσέγγιση για βελτίωση της απόδοσης, που σχετίζεται με την ενέργεια χάσματος, είναι τα Tandem Φ/Β. Πρόκειται για την δημιουργία περισσότερων της μιας επαφών pn, της μιας πάνω από την άλλη, από υλικά διαφορετικού ενεργειακού χάσματος. Οι επαφές τοποθετούνται με τέτοια σειρά ώστε το φώς να προσπίπτει κατά σειρά από τον ημιαγωγό μεγαλύτερου προς εκείνο μικρότερου χάσματος (σχήμα 3.9). Τότε φωτόνια μεγαλύτερης ενέργειας απορροφώνται πρώτα δηλαδή κοντύτερα στην εξωτερική επιφάνεια της κυψελίδας ενώ τα χαμηλότερης διαδίδονται προς το εσωτερικό της μέχρι να απορροφηθούν από επόμενη επαφή. Κάθε μια από τις επαφές θα παράγει τη δικιά της τάση ανοιχτού κυκλώματος οπότε η τιμή της Uoc για το Tandem Φ/Β ισούται με το άθροισμα των τιμών των επιμέρους επαφών. Η δομή Tandem επομένως θυμίζει τη συνδεσμολογία πηγών τάσης εν σειρά. Το κέρδος προέρχεται από το γεγονός ότι στις περιοχές του Εg που μια επαφή χάνει σε απόδοση (λόγω χαμηλού Uoc ή λόγω χαμηλής απορρόφησης φωτός) κερδίζει μια άλλη μέσα στην ίδια κυψελίδα. Έτσι η θεωρητικά αναμενόμενη απόδοση για Tandem με δύο επαφές pn από υλικά με Εg1=1.56eV και Εg2=0.94eV φτάνει το 47% ενώ με τρείς από υλικά με Εg1=1.75eV, Εg2=1.18eV και Εg3=0.75eV φτάνει το 54%. Σελίδα 17 από 27

20 U oc1 E g1 U oc2 U oc E g2 U oc3 E g3 E g1 >E g2 >E g3 Σχήμα 3.9: Tandem Φ/Β στοιχείο τριών επαφών pn και περιοχές του ηλιακού φάσματος που απορροφά κάθε μία από τις επαφές αυτές. Η απόδοση Φ/Β απλής επαφής pn αυξάνει ελαφρώς και με την αύξηση της έντασης της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Η αύξηση πάνω από την τιμή του σχήματος 3.8 μπορεί να επιτευχθεί με χρήση κατόπτρων που συγκεντρώνουν το φως επάνω στο στοιχείο. Από το σχήμα 3.10 παρατηρούμε ότι η επίδραση είναι μικρή καθώς ένταση 1000 φορές μεγαλύτερη από την τιμή της ΑΜ1.5 ακτινοβολίας προκαλεί αύξηση της μέγιστης θεωρητικής απόδοσης από το 32% μόλις στο 38%. 40 Όριο Shockley-Queisser η(%) ήλιος 1000 ήλιοι E g (ev) Σχήμα 3.10: Επίδραση της συγκέντρωσης του φωτός στην απόδοση Φ/Β κυψελίδας Καθώς στη σχέση 3.7 το Isc είναι ανάλογο του Pin (δηλαδή αύξηση x1000 στο Pin προκαλεί ανάλογη αύξηση στο φωτόρευμα) η αύξηση στο η οφείλεται στην μικρή αύξηση του γινομένου FF Uoc της σχέσης 3.7 που προκαλείται από την αύξηση του Uoc με το ΙL όπως προβλέπεται από τη σχέση 3.4. Σελίδα 18 από 27

21 Αρνητική επίδραση στην απόδοση έχει η αύξηση της θερμοκρασίας της Φ/Β κυψελίδας. Αυτή προκαλείται τόσο από αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, όσο και από τη θέρμανση της ίδιας της κυψελίδας που επιφέρει α) η αποδιέγερση φωτοφορέων προς χαμηλότερες ενεργειακές στάθμες μιας ζώνης (τότε η ενέργεια αποδίδεται στις ταλαντώσεις των ατόμων του πλέγματος που σημαίνει αμέσως αύξηση της θερμοκρασίας του) και β) η ροή ηλεκτρικού ρεύματος από την ωμική αντίσταση του σώματος του ημιαγωγού (θέρμανση Joule). Στο σχήμα 3.11 φαίνεται η επίδραση της θερμοκρασίας στην καμπύλη IV μιας επαφής pn κάτω από φωτισμό. Παρά το γεγονός ότι αυξάνεται ελαφρά το ρεύμα βραχυκύκλωσης (δέστε στη βιβλιογραφία γιατί) η απόδοση πέφτει λόγω ισχυρότερης μείωσης της τάσης ανοιχτού κυκλώματος ενώ επηρεάζεται αρνητικά και ο παράγοντα πλήρωσης μέσω της σχέσης 3.6. Η μείωση της Uoc με την θερμοκρασία προβλέπεται από τη σχέση 3.4 στην οποία η μεγάλη τιμή του εκθέτη γ παίζει τον καθοριστικό ρόλο. Ι I sc (T 2 ) I sc (T 1 ) U oc (T 2 ) U oc (T 1 ) Σχήμα 3.11: Επίδραση της θερμοκρασίας στην καμπύλη IV Φ/Β κυψελίδας (T 2 > T 1) Στην ενότητα 2.2 είχαμε αναφερθεί εκτενώς στην αρνητική επίδραση των παρασιτικών αντιστάσεων σειριακής, Rs και διαρροής, Rsh στην διοδική συμπεριφορά όπως αυτή αναμένεται από την καμπύλη ρεύματος-τάσης επαφής pn με παράγοντα ιδανικότητας n. Η επίδραση αυτή έχει και το ανάλογο αντίχτυπο στην απόδοση Φ/Β κυψελίδας που περιλαμβάνει τέτοιες αντιστάσεις (σχήμα 3.12). U U R s U R sh > 0 n p I q ( U IR ) U IR I I exp 1 I e s s s' L (3.9) nkbt Rsh I > 0 Σχήμα 3.12: Φ/Β στοιχείο με παρασιτικές αντιστάσεις. Η σχέση 3.3 που περιγράφει μαθηματικά την καμπύλη IV Φ/Β διαμορφώνεται πλέον στη σχέση 3.9 που περιλαμβάνει τις τιμές των Rs και Rsh. Όπως φαίνεται από τις γραφικές παραστάσεις του σχήματος 3.13 η μείωση της απόδοσης που προκαλούν οι παρασιτικές αντιστάσεις οφείλεται κυρίως στην απομάκρυνση της καμπύλης IV από την «ορθογώνια» συμπεριφορά ιδανικής πηγής ισχύος δηλαδή στην μείωση του παράγοντα πλήρωσης. Έτσι όταν η αντίσταση διαρροής δεν είναι q e U Σελίδα 19 από 27

22 άπειρη αλλά έχει μικρή τιμή τότε υποβαθμίζει το ρεύμα λειτουργίας από χαμηλές τάσεις ενώ όταν η σειριακή αντίσταση δεν είναι μηδέν αλλά έχει μεγάλη τιμή τότε το ρεύμα υποβαθμίζεται σε μεγαλύτερες τάσεις, κοντά στη Uoc. Ι R s = 0 R sh = R s = 0 R sh Ι sh = R s = 0 sh μικρή R sh U R sh = R s μεγάλη U Σχήμα 3.13: Επίδραση των παρασιτικών αντιστάσεων στην καμπύλη IV Φ/Β κυψελίδας. Για να έχει κανείς μια αίσθηση του μεγέθους της υποβάθμισης της απόδοσης που προκαλούν οι αντιστάσεις αυτές αναφέρουμε το παράδειγμα Φ/Β κυψελίδας κρυσταλλικού πυριτίου με τυπικές τιμές ιδανικής επαφής κάτω από φωτισμό: Uoc=0.6V και Ιsc=30mA. Ορίζοντας την παράμετρο Rc = Uoc/Isc (που ισούται με 20 Ω στην περίπτωση μας) κατασκευάζουμε το θεωρητικά αναμενόμενο διάγραμμα του λόγου της απόδοσης με παρασιτική αντίσταση προς εκείνη χωρίς αντίσταση, (η/ηο) σαν συνάρτηση με το λόγο της τιμής της αντίστασης προς την Rc για κάθε μια από τις Rs και Rsh. Σε κάθε περίπτωση θεωρούμε την άλλη αντίσταση με την ιδανική της τιμή R sh = R s =0 η/η ο η/η ο R s /R c R sh /R c Σχήμα 3.14: Επίδραση στη απόδοση της R s για άπειρη R sh και της R sh για μηδενική R s Στο σχήμα 3.14 φαίνεται ότι η απόδοση πέφτει αναλογικά με αύξηση της R s και μη γραμμικά με μείωση της R sh. Παρατηρείστε ότι μια σειριακή αντίσταση μόλις 10 Ω θα μειώσει την απόδοση της κυψελίδας στο 50% της αρχικής τιμής της ενώ μια αντίσταση διαρροής 45 Ω (που είναι στην πραγματικότητα μικρή σε σχέση με τις τιμές που έχουν οι πρακτικές κυψελίδες) θα μειώσει την απόδοση της κυψελίδας κατά 40%. Μια τελευταία παράμετρος που επηρεάζει την απόδοση μιας Φ/Β κυψελίδας είναι ο παρανομαστής της σχέσης 3.7 που είναι η ισχύς της προσπίπτουσας στο Φ/Β, Η/Μ ακτινοβολίας. Από τη σχέση 3.1 γίνεται αντιληπτό ότι μόνο ένα μέρος αυτής της ισχύος απορροφάται από το υλικό καθώς ποσοστό του ηλιακού φωτός ανακλάται από την επιφάνεια του. Το ποσοστό αυτό είναι τόσο Σελίδα 20 από 27

23 μεγαλύτερο όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά του δείκτη διάθλασης (δ.δ.) του υλικού, ns, από του ατμοσφαιρικού αέρα (no 1). Προσέξτε ότι ο συνήθης συμβολισμός του δ.δ. είναι n ώστε να μην υπάρξει σύγχυση με τον ίδιο συμβολισμό που χρησιμοποιείται και για τον παράγοντα ιδανικότητας της διόδου. Στο κρυσταλλικό πυρίτιο για παράδειγμα όπου ο δ.δ. είναι περίπου 4 για μήκος κύματος φωτός, λ = 470 nm, το ποσοστό της ακτινοβολίας που ανακλάται είναι 36% της προσπίπτουσας. Αυτό σημαίνει ότι αν συνέβαινε το ίδιο σε όλο το ηλιακό φάσμα (δεν ισχύει αυτό βέβαια!) τότε η απόδοση θα ήταν περίπου στα 2/3 αυτής που θα πετύχαινε θεωρητικά το υλικό με βάση το όριο Shockley-Queisser. Ο τρόπος με τον οποίο περιορίζονται οι απώλειες λόγω ανάκλασης του φωτός είναι με τη χρήση αντιανακλαστικών επιστρώσεων που σε συνδυασμό με τη χρωματική απόχρωση των ίδιων των υλικών δίνουν τα χαρακτηριστικά χρώματα (συνήθως μπλέ ή καφέκοκκινο) που έχουν οι επιφάνειες των εμπορικών κυψελίδων. Υπάρχουν δυο προσεγγίσεις (σχήμα 3.15 a και b) που συνήθως εφαρμόζονται συνδυαστικά. λ/4n I (a) (b) Σχήμα 3.15: Αντιανακλαστικές επιστρώσεις τύπου Rayleigh (a) και συμβολής (b) Η πρώτη είναι η επίστρωση Rayleigh στην οποία το υλικό της επίστρωσης πρέπει να έχει δ.δ. ni ενδιάμεσο των no και ns, ιδανικά ίσο με n n o s ανεξαρτήτως πάχους (αρκεί να μην απορροφάει σημαντικά το φως ειδικά στις περιοχές του φάσματος όπου το Φ/Β αποδίδει τα μέγιστα). Στο παράδειγμα με το πυρίτιο, επίστρωση με ni = 2 μειώνει το ποσοστό της ανακλώμενης ακτινοβολίας από 36% σε 21%. Η δεύτερη προσέγγιση εκμεταλλεύεται το φαινόμενο της συμβολής από λεπτά υμένια που λέει ότι για συγκεκριμένο μήκος κύματος λ και δ.δ. υμενίου ni, η ανάκλαση μηδενίζεται λόγω καταστρεπτικής συμβολής, όταν το πάχος του υμενίου ισούται με λ/4ni. Για το λ = 470 nm και το ni = 2 του παραδείγματος μας ένα πάχος υμενίου 71 νανόμετρα μηδενίζει την ανάκλαση στο συγκεκριμένο μήκος κύματος ενώ αποδεικνύεται ότι την επιτρέπει σε ποσοστό μικρότερο του μόλις 5% σε όλο το ορατό ηλιακό φάσμα! Για το λόγο αυτό σχεδόν όλοι οι κατασκευαστές περιλαμβάνουν αντιανακλαστικές επιστρώσεις συμβολής στα Φ/Β τους. Σελίδα 21 από 27

24 Κεφάλαιο 4. Υλικά και δομές κατασκευής Φ/Β στοιχείων Στο τελευταίο κεφάλαιο της παρούσας ενότητας θα γίνει μια αναφορά στα συνήθη εμπορικά Φ/Β στοιχεία επαφής pn, στα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένα και την δομή τους. Όσον αφορά την τελευταία χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες α) εκείνα που κατασκευάζονται με επεξεργασία φύλλων που κόβονται από μεγάλα συμπαγή κομμάτια (συνήθως κυλινδρικής συμμετρίας) και β) εκείνα που εναποτίθενται (με φυσικές ή χημικές τεχνικές από αέρια φάση) υπό την μορφή λεπτών υμενίων επάνω σε σκληρά ή εύκαμπτα υποστρώματα. Στην πρώτη ανήκουν τα Φ/Β κρυσταλλικού και πολυ-κρυσταλλικού πυριτίου και γαλλίου-αρσενικού ενώ στη δεύτερη τα άμορφου(ή μικροκρυσταλλικού) υδρογονωμένου πυριτίου, τα CdTe και CIGS. (α) (β) (γ) Σχήμα 4.1: Φ/Β κυψελίδα (β) και πάνελ (γ) κρυσταλλικού πυριτίου. Κύλινδρος συμπαγούς ημιαγωγού (α) Ο μονοκρύσταλλος πυριτίου c-si αποτελεί ένα τέλειο κρυσταλλικό πλέγμα στο οποίο τα άτομα διατάσσονται περιοδικά στο χώρο με ίδιους προσανατολισμούς δεσμών έτσι ώστε η εσωτερική δομή του υλικού να είναι ακριβώς ίδια για εξωτερικό παρατηρητή παντού σε όλο τον όγκο του κρυστάλλου. Τα Φ/Β c-si φτιάχνονται από κυλίνδρους (μασούρια) υπερκάθαρου υλικού (σχήμα 4.1 α) από ξένα σώματα ή κρυσταλλικές ατέλειες που περιλαμβάνουν κατά την κατασκευή τους μια ενεργή πρόσμιξη, είναι δηλαδή τύπου n ή τύπου p. Από αυτά κόβονται δισκία πάχους συνήθως έως 300 μm και εισάγεται από την μια τους επιφάνεια, σε υψηλή συγκέντρωση, η άλλη πρόσμιξη με μεθόδους όπως η θερμική διάχυση ή η εμφύτευση. Εξωτερικά τα Φ/Β αυτά διακρίνονται από την ομοιογενή οπτικά επιφάνεια που συνήθως χρωματίζεται μπλε από το συνδυασμό του χρώματος του υλικού με την αντιανακλαστική του επίστρωση (σχήμα 4.1 β). Έχουν σχετικά υψηλό κόστος κατασκευής αλλά προσφέρουν αξιοπιστία στην απόδοση και σταθερότητα στο χρόνο. Η επιτευγμένη μέγιστη απόδοση απλής κυψελίδας έχει φτάσει το 25% ενώ σε Φ/Β πλαίσια περιορίζεται στο 22% (α) (β) (γ) Σχήμα 4.2: Φ/Β κυψελίδα (γ) και επιφάνεια (β) πολυκρυσταλικού πυριτίου. Περίγραμμα της εσωτερικής δομής του υλικού (α) Σελίδα 22 από 27

25 Το πολυκρυσταλλικό πυρίτιο (p-si) κατασκευάζεται με παρόμοιες τεχνικές με το μονοκρύσταλλο αλλά με χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις και σε αυτό οφείλεται η τελική δομή του. Αυτή αντί να αποτελεί ένα ομοιόμορφο πλέγμα, αντίθετα αποτελείται από πολλούς κρυσταλλίτες διαφόρων σχημάτων και μεγεθών (συνήθως διαστάσεων τάξης μερικών εκατοστών), πακτωμένους μεταξύ τους (σχήμα 4.2 α). Κάθε κρυσταλλίτης είναι ένας μονοκρύσταλος πυριτίου. Οι κρυσταλλίτες είναι ορατοί δια γυμνού οφθαλμού στην επιφάνεια των Φ/Β p-si (σχήμα 4.2 β και γ) και αυτό τα κάνει άμεσα αναγνωρίσιμα ανάμεσα σε όλα τα άλλα στοιχεία. Τα όρια των κρυσταλλιτών αποτελούν κρυσταλλικές ατέλειες που εισάγουν ενεργειακές στάθμες μέσα στο χάσμα του ημιαγωγού και ενισχύουν την επανασύνδεση των φωτοφορέων μειώνοντας αντίστοιχα το φωτόρευμα. Για το λόγο αυτό η συνολική επιφάνεια που συνθέτουν τα όρια αυτά πρέπει να διατηρείται μικρή. Αυτό επιτυγχάνεται με το όσο γίνεται μεγαλύτερο μέσο μέγεθος των κρυσταλλιτών. Τα Φ/Β p-si έχουν μικρότερο κόστος κατασκευής από το c-si, ικανοποιητική σταθερότητα με το χρόνο και απόδοση που φτάνει το 20% σε επίπεδο κυψελίδας και 14% για Φ/Β πλαίσιο. Το γάλλιο-αρσενικό (GaAs) είναι σύνθετος ημιαγωγός που έχει άμεσο ενεργειακό χάσμα 1.45 ev δηλαδή πολύ κοντά στην τιμή που επιτυγχάνει το απόλυτο μέγιστο απόδοσης (32%) σύμφωνα με το όριο Shockley-Queisser. Έχει το χαρακτηριστικό ότι οι ελεύθεροι φορείς ηλεκτρόνια και οπές που παράγονται από απορρόφηση του φωτός έχουν πολύ μεγάλη ευκινησία μέσα στο υλικό. Αυτό σημαίνει ότι επιτυγχάνονται μεγαλύτερα φωτορεύματα για ίδιες συγκεντρώσεις φωτοφορέων ενώ και η θέρμανση του υλικού είναι αναλογικά μικρότερη. Τα Φ/Β που παράγονται από GaAs αποτελούν τους πρωταθλητές απόδοσης με 29% σε επίπεδο κυψελίδας, δηλαδή πάρα πολυ κοντά στο θεωρητικό όριο του 30-31% που αντιστοιχεί σε αυτή την ενέργεια χάσματος. Σε μεγάλα πλαίσια έχει επιτευχθεί απόδοση 23%. Το εξαιρετικά υψηλό κόστος κατασκευής αλλά και η εξαιρετική σταθερότητα στην απόδοση τους ακόμα και υπό τις αντίξοες συνθήκες που επικρατούν στο διάστημα έχει περιορίσει τα Φ/Β GaAs σε σχετικές εφαρμογές. Si H DB FB Σχήμα 4.3: Δομή a-si:h. Ακόρεστοι δεσμοί DB και FB. Το άμορφο υδρογονωμένο πυρίτιο (a-si:h) είναι ο πρώτος ημιαγωγός λεπτού υμενίου που αναφέρουμε στην ενότητα αυτή. Με ενεργειακό χάσμα 1.65 ev, είναι υλικό που φτιάχνεται σε πάχη τάξης μικρομέτρου, με συμπύκνωση ατόμων πυριτίου, επάνω σε υπόστρωμα από γυαλί, μέταλλο ή Σελίδα 23 από 27

26 και εύκαμπτο πλαστικό. Η συμπύκνωση γίνεται φυσικά από αέρια φάση ή από σιλάνιο (SiH4), ένα αέριο αντίστοιχο του μεθανίου ή από άτομα που εξαχνώνονται από στερεό πυρίτιο. Λέγεται άμορφο διότι τα άτομα του πυριτίου μέσα στο υλικό δεν διατηρούν την περιοδικότητα ενός κρυσταλλικού πλέγματος αλλά έχουν μια σχετικά άτακτη δομή που περιλαμβάνει και πολλούς ακόρεστους δεσμούς πυριτίου (που δεν συνδέονται δηλαδή με γειτονικά άτομα). Επειδή και αυτοί ενισχύουν τις επανασυνδέσεις φωτοφορέων, το υλικό περιλαμβάνει και άτομα υδρογόνου που κορένουν σε μεγάλο ποσοστό αυτούς τους δεσμούς (σχήμα 4.3). Ενώ το κόστος κατασκευής Φ/Β από a-si:h είναι εξαιρετικά χαμηλό, παρουσιάζουν το πρόβλημα της χαμηλής απόδοσης που δεν ξεπερνά το 13% και το 8% σε επίπεδο κυψελίδας και πλαισίου αντίστοιχα, ακριβώς εξαιτίας της απόκλισης της δομής του υλικού από την κρυσταλλικότητα. Αυτή η απόδοση καλείται σταθεροποιημένη καθώς η αρχική είναι υψηλότερη αλλά υποβαθμίζεται γρήγορα κατά την έκθεση του υλικού στο ηλιακό φως! Αυτό το φαινόμενο καλείται Staebler- Wronski, από τους ερευνητές που το ανακάλυψαν, και αποτελεί άλλο ένα πρόβλημα του υλικού. Εξωτερικά τα Φ/Β αυτά διακρίνονται από την καφέ-κόκκινη απόχρωση τους (σχήμα 4.4). Σχήμα 4.5: Φ/Β πλαίσια a-si:h Από τα νεότερα υλικά κατασκευής Φ/Β λεπτών υμενίων είναι το τελλουρίδιο του Καδμίου (CdTe). Είναι σύνθετος ημιαγωγός με ενεργειακό χάσμα 1.5 ev. Εκ κατασκευής το CdTe έχει περισσότερες οπές από ηλεκτρόνια και αυτό τον κάνει τύπου p. Άρα δεν είναι δυνατόν να υποστηρίξει μόνος του μια επαφή pn μιας που δεν εμπλουτίζεται εύκολα με προσμίξεις που να αλλάζουν τον χαρακτήρα του σε τύπου n. Έτσι η επαφή pn φτιάχνεται με επίστρωση του σουλφιδίου του καδμίου (CdS) επάνω από το CdTe, ενός ημιαγωγού που επίσης εκ κατασκευής είναι τύπου n. Επειδή το CdS έχει πολύ μεγάλο χάσμα (Εg = 2.5 ev) η απορρόφηση φωτονίων σε αυτόν είναι τόσο μικρή σε σχέση με το CdTe ώστε το CdS να θεωρείται περισσότερο ως «παράθυρο» διαπερατό στο φως και το CdTe ως το αποκλειστικά «ενεργό» υλικό της επαφής pn. Τα Φ/Β CdTe είναι φθηνότερα από του c-si, επειδή χρησιμοποιούν όμως σπάνια μέταλλα και το κάδμιο που από πολλούς θεωρείται ανθυγιεινό στοιχείο, δεν έχουν διαδοθεί εμπορικά. Έχουν επιτύχει απόδοση σε επίπεδο κυψελίδας 21% και πλαισίου έως 17%. Μια παραλλαγή των Φ/Β CdTe είναι τα Φ/Β CIGS από τα αρχικά των λέξεων Copper, Indium, Gallium και Selenide που είναι τα τέσσερα στοιχεία του τετραμερούς σύνθετου ημιαγωγού που αποτελεί το ενεργό υλικό στην περίπτωση τους. Και το CIGS είναι τύπου p ημιαγωγός οπότε πάλι χρησιμοποιείται το CdS για την ολοκλήρωσης της επαφής pn. Ο συντακτικός τύπος του, CuInxGa1- xse, δηλώνει και την ιδιαιτερότητα του, ότι δηλαδή η σχετική αναλογία ινδίου (In) και γαλλίου (Ga) μπορεί να αλλάζει κατά την κατασκευή του τετραμερούς επιφέροντας αλλαγή στο τιμή του ενεργειακού χάσματος του. Το Eg κινείται από το 1.7 προς το 1.0 ev καθώς το x αλλάζει από 0 προς Σελίδα 24 από 27

27 το 1 (ή αλλιώς καθώς κινούμαστε από μηδενική ποσότητα ινδίου προς μηδενική ποσότητα γαλλίου). Αυτό προσφέρει μια δυνατότητα βελτιστοποίησης της απόδοσης Φ/Β που το χρησιμοποιούν. Επειδή παρουσιάζει και το μεγαλύτερο συντελεστή απορρόφησης φωτός για hv > Eg, πράγματι κατέχει το ρεκόρ απόδοσης Φ/Β στοιχείου απλής επαφής pn λεπτού υμενίου με 22% (14% για Φ/Β πλαίσιο). Θεωρείται από τα πολλά υποσχόμενα υλικά για το μέλλον της Φ/Β τεχνολογίας. Κεφάλαιο 5. Βιβλιογραφία. 1. Φωτοβολταϊκά Συστήματα, Ι. Φραγκιαδάκης, Εκδόσεις ΖΗΤΗ, ISBN Physics and Technology of Semiconductor Devices, S. M. Sze, Wiley, New York, 1981, ISBN: Εργαστήριο Στερεών Υλικών Εγχειρίδιο, Ε. Σπανάκης, Πανεπιστήμιο Κρήτης, Σελίδα 25 από 27

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Αγωγοί- μονωτές- ημιαγωγοί Μέταλλα: Μία ζώνη μερικώς γεμάτη ή μία ζώνη επικαλύπτει την άλλη Τα ηλεκτρόνια μπορούν

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Αγωγοί- μονωτές- ημιαγωγοί Μέταλλα: Μία ζώνη μερικώς γεμάτη ή μία ζώνη επικαλύπτει την άλλη Τα ηλεκτρόνια μπορούν

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Επικ. καθηγητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Επικ. καθηγητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Επικ. καθηγητής Αγωγοί- μονωτές- ημιαγωγοί Ενεργειακά διαγράμματα ημιαγωγού Ηλεκτρόνια (ΖΑ) Οπές (ΖΣ) Ενεργειακό χάσμα και απορρόφηση hc 1,24 Eg h Eg ev m max max Χρειάζονται

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Αγωγοί- μονωτές- ημιαγωγοί Μέταλλα: Μία ζώνη μερικώς γεμάτη ή μία ζώνη επικαλύπτει την άλλη Τα ηλεκτρόνια μπορούν

Διαβάστε περισσότερα

Ξεκινώντας από την εξίσωση Poisson για το δυναμικό V στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο:

Ξεκινώντας από την εξίσωση Poisson για το δυναμικό V στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο: 1 2. Διοδος p-n 2.1 Επαφή p-n Στο σχήμα 2.1 εικονίζονται δύο μέρη ενός ημιαγωγού με διαφορετικού τύπου αγωγιμότητες. Αριστερά ο ημιαγωγός είναι p-τύπου και δεξια n-τύπου. Και τα δύο μέρη είναι ηλεκτρικά

Διαβάστε περισσότερα

αγωγοί ηµιαγωγοί µονωτές Σχήµα 1

αγωγοί ηµιαγωγοί µονωτές Σχήµα 1 Η2 Μελέτη ηµιαγωγών 1. Σκοπός Στην περιοχή της επαφής δυο ηµιαγωγών τύπου p και n δηµιουργούνται ορισµένα φαινόµενα τα οποία είναι υπεύθυνα για τη συµπεριφορά της επαφής pn ή κρυσταλλοδιόδου, όπως ονοµάζεται,

Διαβάστε περισσότερα

Αρχές φωτοβολταϊκών διατάξεων

Αρχές φωτοβολταϊκών διατάξεων Τι είναι ένα ηλιακό κύτταρο Αρχές φωτοβολταϊκών διατάξεων Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo Επαφή pn +,

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Εργαστήριο Φυσικής IΙ. Μελέτη της απόδοσης φωτοβολταϊκού στοιχείου με χρήση υπολογιστή. 1. Σκοπός. 2. Σύντομο θεωρητικό μέρος

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Εργαστήριο Φυσικής IΙ. Μελέτη της απόδοσης φωτοβολταϊκού στοιχείου με χρήση υπολογιστή. 1. Σκοπός. 2. Σύντομο θεωρητικό μέρος ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. Σκοπός Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι μία διάταξη ημιαγωγών η οποία μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια που προσπίπτει σε αυτήν σε ηλεκτρική.. Όταν αυτή φωτιστεί με φωτόνια κατάλληλης συχνότητας

Διαβάστε περισσότερα

1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί

1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί 1. Εισαγωγή 1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί Από την Ατομική Φυσική είναι γνωστό ότι οι επιτρεπόμενες ενεργειακές τιμές των ηλεκτρονίων είναι κβαντισμένες, όπως στο σχήμα 1. Σε

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ

Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ 1. ΓΕΝΙΚΑ Τα ηλιακά στοιχεία χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του φωτός (που αποτελεί μία μορφή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας) σε ηλεκτρική ενέργεια. Κατασκευάζονται από

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο :ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο :ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο :ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ 1 1. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΟΜΗ. ΕΝΔΟΓΕΝΕΙΣ ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ Δομή του ατόμου Σήμερα γνωρίζουμε ότι η ύλη αποτελείται από ενώσεις ατόμων, δημιουργώντας τις πολυάριθμες χημικές ενώσεις

Διαβάστε περισσότερα

Ημιαγωγοί. Ημιαγωγοί. Ενδογενείς εξωγενείς ημιαγωγοί. Ενδογενείς ημιαγωγοί Πυρίτιο. Δομή ενεργειακών ζωνών

Ημιαγωγοί. Ημιαγωγοί. Ενδογενείς εξωγενείς ημιαγωγοί. Ενδογενείς ημιαγωγοί Πυρίτιο. Δομή ενεργειακών ζωνών Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo Δομή ενεργειακών ζωνών Δεν υπάρχουν διαθέσιμες θέσεις Κενή ζώνη αγωγιμότητας

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

ηλεκτρικό ρεύμα ampere Ηλεκτρικό ρεύμα Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός με τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από μια περιοχή του χώρου. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού ρεύματος στο σύστημα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Διατάξεις ημιαγωγών p n Άνοδος Κάθοδος Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Άνοδος Κάθοδος dpapageo@cc.uoi.gr http://pc64.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού Δίοδος Schottky Επαφές μετάλλου ημιαγωγού Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τι είναι Ημιαγωγός Κατασκευάζεται με εξάχνωση μετάλλου το οποίο μεταφέρεται στην επιφάνεια

Διαβάστε περισσότερα

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p Η επαφή p n Τι είναι Που χρησιμεύει Η επαφή p n p n Η διάταξη που αποτελείται από μία επαφή p n ονομάζεται δίοδος. Άνοδος Κάθοδος Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Διαβάστε περισσότερα

Ορθή πόλωση της επαφής p n

Ορθή πόλωση της επαφής p n Δύο τρόποι πόλωσης της επαφής p n Ορθή πόλωση της επαφής p n Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Ορθή πόλωση p n Άνοδος Κάθοδος Ανάστροφη πόλωση p n Άνοδος Κάθοδος

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Ημιαγωγοί Δίοδος Επαφής Κεφάλαιο 3 ο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας SI Techology ad Comuter Architecture ab ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Διάρθρωση 1. Φράγμα δυναμικού.

Διαβάστε περισσότερα

Περιεχόμενο της άσκησης

Περιεχόμενο της άσκησης Προαπαιτούμενες γνώσεις Επαφή p- Στάθμη Fermi Χαρακτηριστική ρεύματος-τάσης Ορθή και ανάστροφη πόλωση Περιεχόμενο της άσκησης Οι επαφές p- παρουσιάζουν σημαντικό ενδιαφέρον επειδή βρίσκουν εφαρμογή στη

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ Αγωγοί, Μονωτές, Ημιαγωγοί Κατηγοριοποίηση υλικών βάσει των ηλεκτρικών τους ιδιοτήτων: Αγωγοί (αφήνουν το ρεύμα να περάσει) Μονωτές (δεν αφήνουν το ρεύμα να

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς Δρ. Ιούλιος Γεωργίου Required Text: Microelectronic Devices, Keith Leaver Επικοινωνία Γραφείο: Green Park, Room 406 Ηλ. Ταχυδρομείο: julio@ucy.ac.cy

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED

ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED Απαραίτητα όργανα και υλικά 15.1 Απαραίτητα όργανα και υλικά 1. LED, Φωτοδίοδοι (φωτοανιχνευτές). 2. Τροφοδοτικό με δύο εξόδους.

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

ηλεκτρικό ρεύµα ampere Ηλεκτρικό ρεύµα Το ηλεκτρικό ρεύµα είναι ο ρυθµός µε τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από µια περιοχή του χώρου. Η µονάδα µέτρησης του ηλεκτρικού ρεύµατος στο σύστηµα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ΙΙ ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ: ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (ΜΕΡΟΣ Α) Ώρες Διδασκαλίας: Τρίτη 9:00 12:00. Αίθουσα: Υδραυλική

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ΙΙ ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ: ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (ΜΕΡΟΣ Α) Ώρες Διδασκαλίας: Τρίτη 9:00 12:00. Αίθουσα: Υδραυλική Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ΙΙ ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ: ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (ΜΕΡΟΣ Α) Ώρες Διδασκαλίας: Τρίτη 9:00 12:00 Αίθουσα: Υδραυλική Διδάσκων: Δρ. Εμμανουήλ Σουλιώτης, Φυσικός Επικοινωνία: msouliot@hotmail.gr

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Διάλεξη 1: Ημιαγωγοί Δίοδος pn Δρ. Δ. ΛΑΜΠΑΚΗΣ 1 Ταλαντωτές. Πολυδονητές. Γεννήτριες συναρτήσεων. PLL. Πολλαπλασιαστές. Κυκλώματα μετατροπής και επεξεργασίας σημάτων. Εφαρμογές με

Διαβάστε περισσότερα

Ορθή πόλωση της επαφής p n

Ορθή πόλωση της επαφής p n Δύο τρόποι πόλωσης της επαφής p n Ορθή πόλωση της επαφής p n Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Ορθή πόλωση p n Άνοδος Κάθοδος Ανάστροφη πόλωση p n Άνοδος Κάθοδος

Διαβάστε περισσότερα

Φωτοδίοδος. 1.Σκοπός της άσκησης. 2.Θεωρητικό μέρος

Φωτοδίοδος. 1.Σκοπός της άσκησης. 2.Θεωρητικό μέρος Φωτοδίοδος 1.Σκοπός της άσκησης Ο σκοπός της άσκησης είναι να μελετήσουμε την συμπεριφορά μιας φωτιζόμενης επαφής p-n (φωτοδίοδος) όταν αυτή είναι ορθά και ανάστροφα πολωμένη και να χαράξουμε την χαρακτηριστική

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Φασματική απόκριση φ/β (SR) Ενέργεια φωτονίων μεγαλύτερη από το Eg δεν αξιοποιείται, δηλ. δεν οδηγεί στην αύξηση του

Διαβάστε περισσότερα

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo Επαφή p n Ανάστροφη πόλωση Πολώνουμε

Διαβάστε περισσότερα

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo Επαφή p n Ανάστροφη πόλωση Πολώνουμε

Διαβάστε περισσότερα

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα.

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα. Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα. Οι ηµιαγωγοι εχουν ηλεκτρικη ειδικη αντισταση (ή ηλεκτρικη αγωγιµοτητα) που κυµαινεται µεταξυ

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 7 Μέτρηση ωμικής αντίστασης και χαρακτηριστικής καμπύλης διόδου

ΑΣΚΗΣΗ 7 Μέτρηση ωμικής αντίστασης και χαρακτηριστικής καμπύλης διόδου Απαραίτητα όργανα και υλικά ΑΣΚΗΣΗ 7 Μέτρηση ωμικής αντίστασης και χαρακτηριστικής καμπύλης διόδου 7. Απαραίτητα όργανα και υλικά. Τροφοδοτικό DC.. Πολύμετρα (αμπερόμετρο, βολτόμετρο).. Πλακέτα για την

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ Θεωρητικη αναλυση μεταλλα Έχουν κοινές φυσικές ιδιότητες που αποδεικνύεται πως είναι αλληλένδετες μεταξύ τους: Υψηλή φυσική αντοχή Υψηλή πυκνότητα Υψηλή ηλεκτρική και θερμική

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ. Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ. Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Ηλεκτρονικοί φλοιοί των ατόμων Σθένος και ομοιοπολικοί δεσμοί Η πρώτη ύλη με την οποία κατασκευάζονται τα περισσότερα ηλεκτρονικά

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρονική Φυσική (Εργαστήριο) ρ. Κ. Ι. ηµητρίου ΙΟ ΟΙ

Ηλεκτρονική Φυσική (Εργαστήριο) ρ. Κ. Ι. ηµητρίου ΙΟ ΟΙ Ηλεκτρονική Φυσική (Εργαστήριο) ρ. Κ. Ι. ηµητρίου ΙΟ ΟΙ Για να κατανοήσουµε τη λειτουργία και το ρόλο των διόδων µέσα σε ένα κύκλωµα, θα πρέπει πρώτα να µελετήσουµε τους ηµιαγωγούς, υλικά που περιέχουν

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Ενεργειακές Ζώνες και Στατιστική Φορέων Φορτίου Required Text: Microelectronic Devices, Keith Leaver (2 nd Chapter) Εισαγωγή Στο προηγούμενο κεφάλαιο προσεγγίσαμε τους ημιαγωγούς

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Ορισμοί: Φασματική απόκριση φ/β (SR) Κβαντική απόδοση φ/β (QE) Φασματική απόκριση SR: Ο λόγος του φωτορεύματος I ph

Διαβάστε περισσότερα

2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος

2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος 2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος Όπως είναι γνωστό από την καθημερινή εμπειρία τα περισσότερα σώματα που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρικές ηλεκτρονικές

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΙΡΑΜΑ 8 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΗΛΙΑΚΟΥ ΦΩΤΟΚΥΤΤΑΡΟΥ

ΠΕΙΡΑΜΑ 8 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΗΛΙΑΚΟΥ ΦΩΤΟΚΥΤΤΑΡΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑ 8 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΗΛΙΑΚΟΥ ΦΩΤΟΚΥΤΤΑΡΟΥ 1. ΣΚΟΠΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Σκοπός της άσκησης είναι η εξοικείωση με το μηχανισμό λειτουργίας και τις ιδιότητες των ημιαγωγικών ηλιακών φωτοκυττάρων. Οι επιμέρους σκοποί

Διαβάστε περισσότερα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα Η κίνηση των ατόμων σε κρυσταλλικό στερεό Θερμοκρασία 0 Θερμοκρασία 0 Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Σχήμα 1 Σχήμα 2 Σχήμα 3

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Σχήμα 1 Σχήμα 2 Σχήμα 3 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Μάθημα: Φυσική Ημιαγωγών και Διατάξεων Εξεταστική Περίοδος: Ιούνιος 017 Καθηγητής: Δ. Τριάντης ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1 Ο (+=4 ΜΟΝΑΔΕΣ) Α) Θεωρούμε μια διάταξη MIS (Metal: Al, Isulator:

Διαβάστε περισσότερα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα Η κίνηση των ατόμων σε κρυσταλλικό στερεό Θερμοκρασία 0 Θερμοκρασία 0 Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

http://www.electronics.teipir.gr /personalpages/papageorgas/ download/3/

http://www.electronics.teipir.gr /personalpages/papageorgas/ download/3/ Δίοδος επαφής 1 http://www.electronics.teipir.gr /personalpages/papageorgas/ download/3/ 2 Θέματα που θα καλυφθούν Ορθή πόλωση Forward bias Ανάστροφη πόλωση Reverse bias Κατάρρευση Breakdown Ενεργειακά

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 5. Ερωτήσεις προετοιμασίας (Να απαντηθούν στην εργαστηριακή αναφορά)

ΑΣΚΗΣΗ 5. Ερωτήσεις προετοιμασίας (Να απαντηθούν στην εργαστηριακή αναφορά) ΑΣΚΗΣΗ 5 Ερωτήσεις προετοιμασίας (Να απαντηθούν στην εργαστηριακή αναφορά) 1. Χαρακτηρίστε τα παρακάτω φάσματα α) συνεχές β) γραμμικό γ) μετατοπισμένο λόγω Doppler δ) απορρόφησης ε) μη αναλυμένο δ) άλλο

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Ενεργειακές Ζώνες και Στατιστική Φορέων Φορτίου Required Text: Microelectronic Devices, Keith Leaver (2 nd Chapter) Εισαγωγή Στο προηγούμενο κεφάλαιο προσεγγίσαμε τους ημιαγωγούς

Διαβάστε περισσότερα

1. Ρεύμα επιπρόσθετα

1. Ρεύμα επιπρόσθετα 1. Ρεύμα Ρεύμα είναι οποιαδήποτε κίνηση φορτίων μεταξύ δύο περιοχών. Για να διατηρηθεί σταθερή ροή φορτίου σε αγωγό πρέπει να ασκείται μια σταθερή δύναμη στα κινούμενα φορτία. r F r qe Η δύναμη αυτή δημιουργεί

Διαβάστε περισσότερα

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας Υποψήφιος Διδάκτορας: Α. Χατζόπουλος Περίληψη Οι τελευταίες εξελίξεις

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ 1. Δυο ακίνητα σημειακά φορτία Q 1=10μC και Q 2=40μC απέχουν μεταξύ τους απόσταση r=3m.να βρείτε: A) το μέτρο της δύναμης που ασκεί το ένα φορτίο

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 23 ο. Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις

Μάθημα 23 ο. Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις Μάθημα 23 ο Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις Μεταλλικός Δεσμός Μοντέλο θάλασσας ηλεκτρονίων Πυρήνες σε θάλασσα e -. Μεταλλική λάμψη. Ολκιμότητα. Εφαρμογή δύναμης Γενική και

Διαβάστε περισσότερα

1ο Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γενικής Παιδείας Β τάξης Λυκείου.

1ο Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γενικής Παιδείας Β τάξης Λυκείου. ο Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γενικής Παιδείας Β τάξης Λυκείου Θέμα Α: (Για τις ερωτήσεις Α έως και Α να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή

Διαβάστε περισσότερα

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev. Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [10-9 -10-12 m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev. ότι το αόρατο το «φώς» από τον σωλήνα διαπερνούσε διάφορα υλικά (χαρτί, ξύλο, βιβλία) κατά την

Διαβάστε περισσότερα

γ ρ α π τ ή ε ξ έ τ α σ η σ τ ο μ ά θ η μ α Φ Υ Σ Ι Κ Η Γ Ε Ν Ι Κ Η Σ Π Α Ι Δ Ε Ι Α Σ B Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ

γ ρ α π τ ή ε ξ έ τ α σ η σ τ ο μ ά θ η μ α Φ Υ Σ Ι Κ Η Γ Ε Ν Ι Κ Η Σ Π Α Ι Δ Ε Ι Α Σ B Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ η εξεταστική περίοδος από 9//5 έως 9//5 γ ρ α π τ ή ε ξ έ τ α σ η σ τ ο μ ά θ η μ α Φ Υ Σ Ι Κ Η Γ Ε Ν Ι Κ Η Σ Π Α Ι Δ Ε Ι Α Σ B Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ Τάξη: Β Λυκείου Τμήμα: Βαθμός: Ονοματεπώνυμο: Καθηγητής: Θ

Διαβάστε περισσότερα

7.a. Οι δεσμοί στα στερεά

7.a. Οι δεσμοί στα στερεά ΤΕΤΥ Σύγχρονη Φυσική Κεφ. 7-1 Κεφάλαιο 7. Στερεά Εδάφια: 7.a. Οι δεσμοί στα στερεά 7.b. Η θεωρία των ενεργειακών ζωνών 7.c. Νόθευση ημιαγωγών και εφαρμογές 7.d. Υπεραγωγοί 7.a. Οι δεσμοί στα στερεά Με

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικό ρεύμα Αντίσταση - ΗΕΔ. Ηλεκτρικό ρεύμα Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Αντίσταση Ειδική αντίσταση Νόμος του Ohm Γραμμικοί μή γραμμικοί αγωγοί

Ηλεκτρικό ρεύμα Αντίσταση - ΗΕΔ. Ηλεκτρικό ρεύμα Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Αντίσταση Ειδική αντίσταση Νόμος του Ohm Γραμμικοί μή γραμμικοί αγωγοί Ηλεκτρικό ρεύμα Αντίσταση - ΗΕΔ Ηλεκτρικό ρεύμα Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Αντίσταση Ειδική αντίσταση Νόμος του Ohm Γραμμικοί μή γραμμικοί αγωγοί ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Μέχρι τώρα: Ηλεκτροστατική Δηλαδή μελετούσαμε

Διαβάστε περισσότερα

Θέμα 1 ο (30 μονάδες)

Θέμα 1 ο (30 μονάδες) ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Θέμα 1 ο (30 μονάδες) (Καθ. Β.Ζασπάλης) Θεωρείστε ένα δοκίμιο καθαρού Νικελίου

Διαβάστε περισσότερα

Περιεχόμενο της άσκησης

Περιεχόμενο της άσκησης Προαπαιτούμενες γνώσεις Ημιαγωγοί Θεωρία ζωνών Ενδογενής αγωγιμότητα Ζώνη σθένους Ζώνη αγωγιμότητας Προτεινόμενη βιβλιογραφία 1) Π.Βαρώτσος Κ.Αλεξόπουλος «Φυσική Στερεάς Κατάστασης» 2) C.Kittl, «Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρονική. Ενότητα: 2 Η επαφή pn. Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Ηλεκτρονική. Ενότητα: 2 Η επαφή pn. Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Ηλεκτρονική Ενότητα: Η επαφή Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creatve Commos. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Ορισμοί: Φασματική απόκριση φ/β (SR) Κβαντική απόδοση φ/β (QE) Φασματική απόκριση SR: Ο λόγος του φωτορεύματος I ph

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2Η ΕΝΟΤΗΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Τι είναι ; Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται η προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων ή γενικότερα των φορτισμένων σωματιδίων Που μπορεί να

Διαβάστε περισσότερα

Ακτίνες Χ (Roentgen) Κ.-Α. Θ. Θωμά

Ακτίνες Χ (Roentgen) Κ.-Α. Θ. Θωμά Ακτίνες Χ (Roentgen) Είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα με μήκος κύματος μεταξύ 10 nm και 0.01 nm, δηλαδή περίπου 10 4 φορές μικρότερο από το μήκος κύματος της ορατής ακτινοβολίας. ( Φάσμα ηλεκτρομαγνητικής

Διαβάστε περισσότερα

[1] ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΑΞΗ : B ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017

[1] ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΑΞΗ : B ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017 [1] ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΑΞΗ : B ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017 ΘΕΜΑ 1 Ο : Στις παρακάτω ερωτήσεις 1 έως 4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και

Διαβάστε περισσότερα

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [10-9 -10-12 m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [10-9 -10-12 m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev. Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [10-9 -10-12 m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev. To ορατό καταλαµβάνει ένα πολύ µικρό µέρος του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος: 1,6-3,2eV. Page 1

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ 1ο : ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ

ΜΑΘΗΜΑ 1ο : ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ ΜΑΘΗΜΑ 1ο : ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΟΜΗΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ ΙΑΚΡΙΣΗ ΥΟ ΤΥΠΩΝ ΦΟΡΕΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ ΤΥΠΟ ΠΡΟΣΜΙΞΕΩΝ ΠΟΥ ΚΑΘΟΡΙΖΕΙ ΤΟ ΦΟΡΕΑ ΠΛΕΙΟΝΟΤΗΤΑΣ MsC in Telecommunications 1 ΑΓΩΓΟΙ Στοιβάδα σθένους

Διαβάστε περισσότερα

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από την μία κατεύθυνση, ανάλογα με την πόλωσή της. Κατασκευάζεται

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ 1. Οι δυναμικές γραμμές ηλεκτροστατικού πεδίου α Είναι κλειστές β Είναι δυνατόν να τέμνονται γ Είναι πυκνότερες σε περιοχές όπου η ένταση του πεδίου είναι μεγαλύτερη δ Ξεκινούν

Διαβάστε περισσότερα

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. Β.1 Μονοχρωματικό φως, που διαδίδεται στον αέρα, εισέρχεται ταυτόχρονα σε δύο οπτικά υλικά του ίδιου πάχους d κάθετα στην επιφάνειά τους, όπως φαίνεται στο σχήμα. Οι χρόνοι διάδοσης του φωτός στα δύο υλικά

Διαβάστε περισσότερα

Δίοδοι εκπομπής φωτός Light Emitting Diodes

Δίοδοι εκπομπής φωτός Light Emitting Diodes Τι είναι η δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Light Emitting Diodes Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Δίοδος p n από ημιαγωγό άμεσου ενεργειακού διάκενου πχ GaAs, InP,

Διαβάστε περισσότερα

2ο Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γενικής Παιδείας Β τάξης Λυκείου.

2ο Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γενικής Παιδείας Β τάξης Λυκείου. ο Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γενικής Παιδείας Β τάξης Λυκείου. Θέμα Α: (Για τις ερωτήσεις Α. έως και Α.4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη

Διαβάστε περισσότερα

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ηµιαγωγοί VLSI T echnol ogy ogy and Computer A r A chitecture Lab Γ Τσ ιατ α ο τ ύχ ύ α χ ς ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ηµιαγωγοί VLSI T echnol ogy ogy and Computer A r A chitecture Lab Γ Τσ ιατ α ο τ ύχ ύ α χ ς ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ηµιαγωγοί VSI Techology ad Comuter Archtecture ab Ηµιαγωγοί Γ. Τσιατούχας ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Διάρθρωση. Φράγμα δυναμικού. Ενεργειακές ζώνες Ημιαγωγοί

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α-Α να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή φράση, η οποία

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ Η/Υ Ι. Σκοπός της άσκησης η μελέτη βασικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων των Η/Υ και η εισαγωγή στην μικροηλεκτρονική.

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ Η/Υ Ι. Σκοπός της άσκησης η μελέτη βασικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων των Η/Υ και η εισαγωγή στην μικροηλεκτρονική. ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ Η/Υ Ι Σκοπός της άσκησης η μελέτη βασικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων των Η/Υ και η εισαγωγή στην μικροηλεκτρονική. Ερωτήσεις-Πειραματικό Μέρος 1. Τι γνωρίζετε για τους ημιαγωγούς.

Διαβάστε περισσότερα

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον;

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον; 3. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ένα ανοικτό ηλεκτρικό κύκλωμα μετατρέπεται σε κλειστό, οπότε διέρχεται από αυτό ηλεκτρικό ρεύμα που μεταφέρει ενέργεια. Τα σπουδαιότερα χαρακτηριστικά της ηλεκτρικής ενέργειας είναι

Διαβάστε περισσότερα

Στις ερωτήσεις A1 - A4, να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Στις ερωτήσεις A1 - A4, να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Μάθημα/Τάξη: Φυσική Γενικής Β Λυκείου Κεφάλαιο: Ηλεκτρικό ρεύμα - Φως Ονοματεπώνυμο Μαθητή: Ημερομηνία: 26-02-2018 Επιδιωκόμενος Στόχος: 80/100 Θέμα A Στις ερωτήσεις A1 - A4, να γράψετε τον αριθμό της

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΡΧΗ ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΚΑΙ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 0 ΜΑΪΟΥ 204 - ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ:

Διαβάστε περισσότερα

Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του

Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του L.E.D Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του παρέχεται μία ηλεκτρική τάση κατά τη φορά ορθής πόλωσης

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ.Π. Γ Λυκείου / Το Φως 1. Η υπεριώδης ακτινοβολία : a) δεν προκαλεί αμαύρωση της φωτογραφικής πλάκας. b) είναι ορατή. c) χρησιμοποιείται για την αποστείρωση ιατρικών εργαλείων. d) έχει μήκος κύματος

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ 1 ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ OHM (ΩΜ) Για πολλά υλικά ο λόγος της πυκνότητας του ρεύματος προς το ηλεκτρικό πεδίο είναι σταθερός και ανεξάρτητος από το ηλεκτρικό

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς Φυσική για Μηχανικούς Ρεύμα και Αντίσταση Εικόνα: Οι γραμμές ρεύματος μεταφέρουν ενέργεια από την ηλεκτρική εταιρία στα σπίτια και τις επιχειρήσεις μας. Η ενέργεια μεταφέρεται σε πολύ υψηλές τάσεις, πιθανότατα

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική ΘΕΜΑ 1 ΘΕΜΑ 2 ΘΕΜΑ 3

Φυσική ΘΕΜΑ 1 ΘΕΜΑ 2 ΘΕΜΑ 3 Φυσική ΘΕΜΑ 1 1) Υπάρχουν δύο διαφορετικά είδη φορτίου που ονομάστηκαν θετικό και αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο αντίστοιχα. Τα σώματα που έχουν θετικό φορτίο λέμε ότι είναι θετικά φορτισμένα (π.χ. μια γυάλινη

Διαβάστε περισσότερα

4. Παρατηρείστε το ίχνος ενός ηλεκτρονίου (click here to select an electron

4. Παρατηρείστε το ίχνος ενός ηλεκτρονίου (click here to select an electron Τα ηλεκτρόνια στα Μέταλλα Α. Χωρίς ηλεκτρικό πεδίο: 1. Τι είδους κίνηση κάνουν τα ηλεκτρόνια; Τα ηλεκτρόνια συγκρούονται μεταξύ τους; 2. Πόσα ηλεκτρόνια περνάνε προς τα δεξιά και πόσα προς τας αριστερά

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα ΔΙΑΛΕΞΗ 11 Εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική Ηλεκτρικό φορτίο Ηλεκτρικό πεδίο ΦΥΣ102 1 Στατικός

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς Required Text: Microelectronic Devices, Keith Leaver (1 st Chapter) Μέτρηση του μ e και προσδιορισμός του προσήμου των φορέων φορτίου Πρόβλημα: προσδιορισμός

Διαβάστε περισσότερα

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Κεφάλαιο 2 - Ηλεκτρικό Ρεύμα Επιμέλεια: Αγκανάκης Παναγιώτης, Φυσικός https://physicscourses.wordpress.com/ Με ποιες θεμελιώδεις έννοιες συνδέεται το ηλεκτρικό ρεύμα; Το

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς Φυσική για Μηχανικούς Ρεύμα και Αντίσταση Εικόνα: Οι γραμμές ρεύματος μεταφέρουν ενέργεια από την ηλεκτρική εταιρία στα σπίτια και τις επιχειρήσεις μας. Η ενέργεια μεταφέρεται σε πολύ υψηλές τάσεις, πιθανότατα

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ Το ηλεκτρικό φορτίο στο εσωτερικό του ατόμου 1. Από τι σωματίδια αποτελούνται τα άτομα σύμφωνα με τις απόψεις των Rutherford και Bohr;

ΚΕΦΑΛΑΙΟ Το ηλεκτρικό φορτίο στο εσωτερικό του ατόμου 1. Από τι σωματίδια αποτελούνται τα άτομα σύμφωνα με τις απόψεις των Rutherford και Bohr; ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1.1 Γνωριμία με τη ηλεκτρική δύναμη. 1. Ποιες δυνάμεις λέγονται ηλεκτρικές; Λέμε τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ σωμάτων που έχουμε τρίψει προηγουμένως δηλαδή σωμάτων ηλεκτρισμένων. 2. Τι

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική 1. Στοιχειακοί ηµιαγωγοί

Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική 1. Στοιχειακοί ηµιαγωγοί Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική 1 Στοιχειακοί ηµιαγωγοί Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική Οµοιοπολικοί δεσµοί στο πυρίτιο Κρυσταλλική δοµή Πυριτίου ιάσταση κύβου για το Si: 0.543 nm Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο Η5. Ρεύμα και αντίσταση

Κεφάλαιο Η5. Ρεύμα και αντίσταση Κεφάλαιο Η5 Ρεύμα και αντίσταση Ηλεκτρικό ρεύμα Το ηλεκτρικό ρεύμα εμπλέκεται στις πρισσότερες πρακτικές εφαρμογές του ηλεκτρισμού. Τα ηλεκτρικά φορτία κινούνται σε κάποια περιοχή του χώρου. Σε αυτό το

Διαβάστε περισσότερα

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS)

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS) Γ. Αλεξίου, Β. Περδικάρη, Π. Δημητρακέλλης, Ε. Φάρσαρη, Α. Καλαμπούνιας, Ε.Αμανατίδης και Δ.Ματαράς

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Πανεπιστήμιο Κρήτης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος Άνοιξη 2008 Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Ηλεκτρικό ρεύμα Το ρεύμα είναι αποτέλεσμα της κίνησης

Διαβάστε περισσότερα

Δομή ενεργειακών ζωνών

Δομή ενεργειακών ζωνών Ατομικό πρότυπο του Bohr Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo Βασικές αρχές του προτύπου Bohr Θετικά φορτισμένος

Διαβάστε περισσότερα

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ Σύνολο Σελίδων: έξι (6) - ιάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες Βαθµολογία % Ονοµατεπώνυµο: Θέµα Α Στις ηµιτελείς προτάσεις

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΚΑΙ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 30 ΜΑΪΟΥ 2014 - ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ:

Διαβάστε περισσότερα

Θέµατα που θα καλυφθούν

Θέµατα που θα καλυφθούν Ηµιαγωγοί Semiconductors 1 Θέµατα που θα καλυφθούν Αγωγοί Conductors Ηµιαγωγοί Semiconductors Κρύσταλλοι πυριτίου Silicon crystals Ενδογενείς Ηµιαγωγοί Intrinsic semiconductors ύο τύποι φορέων για το ρεύµασεηµιαγωγούς

Διαβάστε περισσότερα

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C.

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C. Σε μια διάταξη παραγωγής ακτίνων X, η ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου είναι V = 25 kv. Τα ηλεκτρόνια ξεκινούν από την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα, επιταχύνονται και προσπίπτουν

Διαβάστε περισσότερα

Γραπτή εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙI»-Σεπτέμβριος 2016

Γραπτή εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙI»-Σεπτέμβριος 2016 Γραπτή εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙI»-Σεπτέμβριος 016 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΘΕΜΑ

Διαβάστε περισσότερα

Ασκήσεις 2 ου Κεφαλαίου, Νόμος του Gauss

Ασκήσεις 2 ου Κεφαλαίου, Νόμος του Gauss Ασκήσεις 2 ου Κεφαλαίου, Νόμος του Guss 22.36.Μία αγώγιμη σφαίρα με φορτίο q έχει ακτίνα α. Η σφαίρα βρίσκεται στο εσωτερικό μίας κοίλης ομόκεντρης αγώγιμης σφαίρας με εσωτερική ακτίνα και εξωτερική ακτίνα.

Διαβάστε περισσότερα

Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στις Διεργασίες και Τεχνολογία Προηγμένων Υλικών ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ B ΕΞΑΜΗΝΟΥ ( )

Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στις Διεργασίες και Τεχνολογία Προηγμένων Υλικών ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ B ΕΞΑΜΗΝΟΥ ( ) Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στις Διεργασίες και Τεχνολογία Προηγμένων Υλικών ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ B ΕΞΑΜΗΝΟΥ (206-207) Συντονιστής: Διδάσκοντες: Μάθημα: ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΚΕΡΑΜΙΚΑ - Ιούνιος 207

Διαβάστε περισσότερα

Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση.

Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση. Οπτικοί δέκτες Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση. Ένας αποδοτικός οπτικός δέκτης πρέπει να ικανοποιεί τις παρακάτω προϋποθέσεις:

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN Το φαινόμενο Gunn, ή το φαινόμενο των μεταφερόμενων ηλεκτρονίων, που ανακαλύφθηκε από τον Gunn το 1963 δηλώνει ότι όταν μια μικρή τάση DC εφαρμόζεται κατά μήκος του

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική Στερεάς Κατάστασης η ομάδα ασκήσεων Διδάσκουσα Ε. Κ. Παλούρα

Φυσική Στερεάς Κατάστασης η ομάδα ασκήσεων Διδάσκουσα Ε. Κ. Παλούρα Φυσική Στερεάς Κατάστασης -05 η ομάδα ασκήσεων. Έστω ημιαγωγός με συγκέντρωση προσμείξεων Ν>> i. Όλες οι προσμείξεις είναι ιονισμένες και ισχύει =, p= i /. Η πρόσμειξη είναι τύπου p ή? : Όλες οι προσμείξεις

Διαβάστε περισσότερα