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光伏电池的PN结是在电池内部,日光怎么能够到达,到底是P级朝太阳,还是N级朝太阳

机灵的紫菜
积极的缘分
2023-01-25 19:15:54

光伏电池的PN结是在电池内部,日光怎么能够到达,到底是P级朝太阳,还是N级朝太阳

最佳答案
发嗲的大象
朴实的小甜瓜
2026-04-26 08:21:03

阳光是具有一定穿透力的

部分光子是可以到达光伏电池的内部的

最好就是到达PN结的结深处,这时候效率最高

具体P区朝向太阳还是N区朝向太阳,就不一定了

得看你用来做光伏电池的衬底是什么类型的,如果衬底是N型,那么就是P区朝向太阳。如果衬底是P型,那么就是N区朝向太阳。

但是有一点总不会变:PN结的P区是光伏电池的正极,N区是负极

最新回答
从容的草莓
还单身的冰淇淋
2026-04-26 08:21:03

PN结(PN junction)0 o. A5 I: B9 a F! R

$ t9 B. X$ S: B&b' M( o/ f采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。P是positive的缩写,N是negative的缩写,表明正荷子与负荷子起作用的特点。

% S2 S! ]) x! X# y6 q2 m&W9 a" q+ f( G% b g( v. ]

一块单晶半导体中 ,一部分掺有受主杂质是P型半导体,另一部分掺有施主杂质是N型半导体时 ,P 型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。PN结有同质结和异质结两种。用同一种半导体材料制成的 PN 结叫同质结 ,由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等。制造异质结通常采用外延生长法。

+ Z" a0 r( C2 A0 N5 [) XP型半导体(P指positive,带正电的):由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成,会在半导体内部形成带正电的空穴; ) r- |( Y3 x C0 D1 J2 n% D

N型半导体(N指negative,带负电的):由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成,会在半导体内部形成带负电的自由电子。

7 _4 B) t2 X+ u$ D" D0 K在 P 型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用下,空穴是可以移动的,而电离杂质(离子)是固定不动的 。N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。当P型和N型半导体接触时,在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散,电子从N型半导体向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合,载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子,却有分布在空间的带电的固定离子,称为空间电荷区 。P 型半导体一边的空间电荷是负离子 ,N 型半导体一边的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近产生电场,这电场阻止载流子进一步扩散 ,达到平衡。

3 r' q4 v, T" ]0 t在PN结上外加一电压 ,如果P型一边接正极 ,N型一边接负极,电流便从P型一边流向N型一边,空穴和电子都向界面运动,使空间电荷区变窄,电流可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极,P型一边接负极,则空穴和电子都向远离界面的方向运动,使空间电荷区变宽,电流不能流过。这就是PN结的单向导电性。 + k4 t' @" ^$ S

PN结加反向电压时 ,空间电荷区变宽 , 区中电场增强。反向电压增大到一定程度时,反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流,则电流会大到将PN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。基本的击穿机构有两种,即隧道击穿(也叫齐纳击穿)和雪崩击穿,前者击穿电压小于6V,有负的温度系数,后者击穿电压大于6V,有正的温度系数。 PN结加反向电压时,空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容量随外加电压改变。 1 n&j) E+ V% \, R2 I

根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同,利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。如利用PN结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关二极管,利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管;利用高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管;利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与PN结相结合还可以制作多种光电器件。如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管;利用光辐射对PN结反向电流的调制作用可以制成光电探测器;利用光生伏特效应可制成太阳电池。此外,利用两个

/ L* K' F8 Pr: K9 v2 JPN结之间的相互作用可以产生放大,振荡等多种电子功能 。PN结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心,是现代电子技术的基础。在二级管中广泛应用。 0 b&M+ e0 P, o( M

PN结的平衡态,是指PN结内的温度均匀、稳定,没有外加电场、外加磁场、光照和辐射等外界因素的作用,宏观上达到稳定的平衡状态. PN结的形成 2 X( W1 a: ]9 B5 k

在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:

' s2 c. W3 c1 C% n, K因浓度差 ! @* T% l0 b8 V6 ez# c

: kb) {W! G, J5 ^9 t7 K多子的扩散运动®由杂质离子形成空间电荷区 &f" ^9 g5 K4 ?/ Q0 [

! Z$ E3 K8 aO" n[8 h5 W空间电荷区形成形成内电场 8 M" Y4 Z2 _# j4 R* s

↓ ↓

) h+ V# S2 n0 C* L内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散

. |7 J$ M5 [+ c+ E' ~. j1 T最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧,留下离子薄层,这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称耗尽层。PN结形成的过程可参阅图01.06。 % n3 ^( L, I. y5 h4 W0 m0 O

图01.06 PN结的形成过程(动画1-3)如打不开点这儿(压缩后的) PN结的单向导电性

. _" I. \&]/ J) {7 m8 D) HPN结具有单向导电性,若外加电压使电流从P区流到N区,PN结呈低阻性,所以电流大;反之是高阻性,电流小。

/ I! A, ^% Z' n, M( H$ z( b如果外加电压使: ) r, H7 |?! W4 C$ F

PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向电压,简称正偏;

4 b/ q/ J&p6 y. z% CA) g% g6 hPN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压,简称反偏。 * x&b2 O9 ?. v* O

(1) PN结加正向电压时的导电情况 c: q1 r# B- L( p&f/ N3 f# p

外加的正向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相反,削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱,扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流,可忽略漂移电流的影响,PN结呈现低阻性。

?: j# F* y$ [8 G" K(2) PN结加反向电压时的导电情况

&G- t8 m' O+ ]外加的反向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相同,加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强,扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流,可忽略扩散电流,PN结呈现高阻性。

8 f5 l0 w&c, J. N1 {9 @) _在一定的温度条件下,由本征激发决定的少子浓度是一定的,故少子形成的漂移电流是恒定的,基本上与所加反向电压的大小无关,这个电流也称为反向饱和电流。 ! p. G/ ^8 y7 \' {

PN结加正向电压时,呈现低电阻,具有较大的正向扩散电流;PN结加反向电压时,呈现高电阻,具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论:PN结具有单向导电性。 PN结的电容效应 1 w* T1 y- \! u. U8 Q- A

PN结具有一定的电容效应,它由两方面的因素决定。一是势垒电容CB ,二是扩散电容CD 。 8 c' K- H( V+ A9 D/ s3 \( y

(1) 势垒电容CB 1 {+ E&t2 f&G3 X

势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时,离子薄层的厚度也相应地随之改变,这相当PN结中存储的电荷量也随之变化,犹如电容的充放电。势垒电容的示意图见图01.09。

) }- M9 K2 G, n- c! {图01.09 势垒电容示意图 F6 b5 d4 C, A1 ^0 L/ m3 V A" C7 I

(2) 扩散电容CD

7 J) Z+ Z( c6 _$ G4 {r扩散电容是由多子扩散后,在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时,由N区扩散到P区的电子,与外电源提供的空穴相复合,形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在 P 区内紧靠PN结的附近,形成一定的多子浓度梯度分布曲线。反之,由P区扩散到N区的空穴,在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。扩散电容的示意图如图01.10所示。

S2 U0 I) W1 G( V3 k$ ?5 JP当外加正向电压不同时,扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同,这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。

$ m4 hZ+ {" l4 U/ c) E6 e&O8 fPN结的击穿特性:当反向电压增大到一定值时,PN结的反向电流将随反向电压的增加而急剧增 加,这种现象称为PN结的击穿,反向电流急剧增加时所对应的电压称为反向击穿电压,如上图所示, PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种。 1、雪崩击穿阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一定程度时,其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来,产生自由电 子—空穴对新产生的载流子在强电场作用下,再去碰撞其它中性原子,又产生新的自由电子—空穴对,如此连锁反应,使阻挡层中的载流子数量急 ! ^% D3 L8 i^- F' i* Y4 k0 Q

剧增加,象雪崩一样。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中,阻挡层宽,碰撞电离的机会较多,雪崩击穿的击穿电压高。 2、齐纳击穿当PN结两边掺杂浓度很高时,阻挡层很薄,不易产生碰撞电离,但当加不大的反向电压时,阻挡层中的电场很强,足以把中性原子中的价电子直接从共价键中拉出来,产生新的自由电子—空穴对,这个过程 称为场致激发。

5 P" u0 h3 b: m+ U [一般击穿电压在6V以下是齐纳击穿,在6V以上是雪崩击穿。 3、击穿电压的温度特性温度升高后,晶格振动加剧,致使载流子运动的平 均自由路程缩短,碰撞前动能减小,必须加大反向电压才能发生雪崩击穿具有正的温度系数,但温度升高,共价键中的价电子能量状态高,从而齐纳击穿电压随温度升高而降低,具有负的温度系数。6V左右两种击穿将会同时发生,击穿电压的温度系数趋于零。 4、稳压二极管PN结一旦击穿后,尽管反向电流急剧变化,但其端电压几 乎不变(近似为V(BR),只要限制它的反向电流,PN结 就不会烧坏,利用这一特性可制成稳压二极管,其电路符号及伏 $ m" z1 S8 E4 ~( m6 {2 k: P

安特性如上图所示:其主要参数有: VZ 、 Izmin 、 Iz 、 Izmax

2 |&F' V# e, \4 @

% G% f D/ I+ M0 ]+ l+ ?5 P8 ~&f6 Q6 ~( c0 ?7 D4 |

PN结的电容特性:PN结除具有非线性电阻特性外,还具有非线性电容特性,主要有势垒电容和扩散电容。 1、势垒电容势垒区类似平板电容器,其交界两侧存储着数值相等极性相反的离子电荷,电荷量随外加电压而变化,称为势垒电容,用CT表示。 ' K: v9 V( s2 M( J@

CT = - dQ/dV 6 d0 C' y3 B7 X7 O

PN结有突变结和缓变结,现考虑突变结情况(缓变结参见《晶体管原 理》),PN结相当于平板电容器,虽然外加电场会使势垒区变宽或变窄 但这个变化比较小可以忽略,

, c6 ]7 ]# e* t- F* c则CT=εS/L,已知动态平衡下阻挡层的宽度L0,代入上式可得:

3 b8 J9 I\) e6 }/ N# m- k

&h&J) N# a l$ Y9 P' _4 P0 R3 A5 m6 \" T T

CT不是恒值,而是随V而变化,利用该特性可制作变容二极管。 2、 扩散电容多子在扩散过程中越过PN结成为另一方的少子, 当PN结处于 平衡状态(无外加电压)时的少子称为平衡少子 可以认为阻挡层以外的区域内平衡少子浓度各处是一样的,当PN结处于正向偏置时,N区的多子自由电子扩散到P区成为 P区的非平衡少子,由于浓度差异还会向P 区深处扩散,距交界面越远,非平衡少子浓度越低,其分布曲线见[PN 结的伏 安特性]。当外加正向电压增大时,浓度分布曲线上移,两边 非平 衡少子浓度增加即电荷量增加,为了维持电中性,中性区内的非平衡多子浓度也相应增加,这就是说,当外加电压增加时,P区和N区各自存储的空穴和自由电子电荷量也增加,这种效应相当于在PN结上并联一个电容,由于它是载流子扩散引起的,故称之为扩散电容CD,由半导体物理推导得 CD=( I + Is)τp/VT 推导过程参见《晶体管原理》。

1 @5 ]. j. ~4 H" ?' K当外加反向电压时 I = Is , CD趋于零。 3、 PN结电容PN结的总电容Cj为CT和CD两者之和Cj = CT+CD ,外加正向电 压CD很大, Cj以扩散电容为主(几十pF到几千pF) ,外加反向电压CD趋于零,Cj以势垒电容为主(几pF到几十pF到)。 4、变容二极管PN结反偏时,反向电流很小,近似开路,因此是一个主要由势垒电容构成的较理想的电容器件,且其增量电容值随外加电压而变化 利用该特性可制作变容二极管,变容二极管在非线性电路中应用较广泛, 如压控振荡器、频率调制

专注的小鸭子
生动的水杯
2026-04-26 08:21:03

PN结光伏效应的一个重要的应用,是利用光照射时,PN结产生的光生电压制造把太阳光能转化成电能的器件——太阳电池。制造太阳电池的材料主要有硅(Si)、硫化镉(CdS)和砷化镓(GaAs)等。现在仍有很多新型高效材料正在研究实验中。目前,太阳电池的应用已十分广泛。它已成为宇宙飞船、人造卫星、空间站的重要长期电源。在其它方面的应用也十分普遍。关于目前国内外太阳电池电源设备应用的情形简介如下:

宇宙开发——观测用人造卫星、宇宙飞船、通讯用人造卫星…

航空运输——飞机、机场灯标、航空障碍灯、地对空无线电通讯…

气象观测——无人气象站、积雪测量计、水位观测计、地震遥测仪…

航线识别——航标灯、浮子障碍灯、灯塔、潮流计…

通讯设备——无线电通讯机、步谈机、电视广播中继站…

农畜牧业——电围栏、水泵、温室、黑光灯、喷雾器、割胶灯…

公路铁路——无人信号灯、公路导向板、障碍闪光灯、备急电话…

日常生活——照相机、手表、野营车、游艇、手提式电视机、闪光灯 光电探测器也是对半导体光电效应的重要应用。光电探测器是指对各种光辐射进行接收和探测的器件。其中光敏管(包括各种光敏二极管、光敏三极管和一些光敏晶体管)是此类光电器件的重要组成部分。它与我们高中教材传感器实验中研究的光敏电阻都是实行光电信号转化的装置。光电探测器在科技、生活、生产和国防建设中都有着重要的应用。例如数码照相机、数码摄像机、天文显微镜、GPS全球定位系统、气象卫星拍摄的气象云图、巡航导弹目标定位等等。这些应用中最基本的是有一个非常灵敏的光电探测器。图8所示是一些实际应用中的光电探测器件的图片。

平淡的大树
深情的大门
2026-04-26 08:21:03
按计算机网络的工作模式分类(1)对等网(PeertoPeer)在对等网络中,所以计算机地位平台,没有从属关系,也没有专用的服务器和客户机。网络中的资源是分散在每台计算机上的,每一台计算机都有可能成为服务器也以可能成为客户机。网络的安全验证在本地进行,一般对等网络中的用户小于或等于10台,如图1-10所示。对等网能够提供灵活的共享模式,组网简单、方便、但难于管理,安全性能较差。它可满足一般数据传输的需要,所以一些小型单位在计算机数量较少时可选用“对等网”结构。(2)客户机/服务器模式(Client/Server)为了使网络通信更方便、更稳定、更安全,我们引入基于服务器的网络(Client/Server,简称C/S)如图1-11所示。这种类型中的网络中有一台或几台较大计算机集中进行共享数据库的管理和存取,称为服务器,而将其他的应用处理工作分散到网络中其他计算机上去做,构成公布式的处理系统。服务器控制管理数据的能力已由文件管理方式上升为数据库管理方式,因此,C/S中的服务器也称为数据库服务器,注重于数据定义及存取安全备份及还原,并发控制及事务管理,执行行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能。它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去,减轻了网络的传输负荷。C/S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。(3)专用服务器在专用服务器网络中,其特点和基于服务器模式功能差不多,只不过服务器在分工上更加明确。比如:在大型网络中服务器可能要为用户提供不同的服务和功能,如:文件打印服务、WEB、邮件、DNS等等。那么,使用一台服务器可能承受不了这么大压力,所以,这样网络中就需要有多台服务器为其用户提供服务,并且每台服务器提供专一的网络服务。

傲娇的大白
深情的苗条
2026-04-26 08:21:03
PN结就是产生正负极,使电流通过焊锡倒流出来,产生电流,光伏采用的是硅材料+14价,最外层4价电子,通过吸收光电子,通过PN结倒流出来,4价电子被击出,光电子补充,所以不存在空穴越来越多

长情的画板
贤惠的山水
2026-04-26 08:21:03
光伏发电原理:光伏发电是一种利用半导体界面的光伏效应将光能直接转化为电能的技术。这项技术的关键是太阳能电池。太阳能电池串联后,可以封装保护成大面积太阳能电池组件,配合功率控制器等部件组成光伏发电装置。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子撞击金属时,其能量可以被金属中的一个电子完全吸收。电子吸收的能量大到足以克服金属内部重力,从金属表面逃逸出来成为光电子。硅有四个外层电子。如果纯硅掺杂有五个外层电子的原子,比如磷原子,就会变成N型半导体。如果纯硅掺杂有三个外层电子的原子,例如硼原子,就形成了P型半导体。P型和N型结合在一起,接触面就会形成电位差,成为太阳能电池。电影封面阳光照射在半导体pn结上,形成新的空穴-电子对。在pn结内建电场的作用下,空穴从N区流向P区,电子从P区流向N区。电路接通后,就形成了电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电有两种方式,一种是光-热-电转换,另一种是光电直接转换。(1)光-热-电转换模式利用太阳辐射产生的热能发电。一般太阳能集热器将吸收的热能转化为工质蒸汽,然后驱动汽轮机发电。前一个过程是光热转换过程;后一个过程就是热电转换,和普通火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率低,成本高。据估计,其投资至少比普通火电厂贵5~10倍。(2)光电直接转换模式这种模式利用光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能。光电转换的基本器件是太阳能电池。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳能直接转化为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当太阳光照射到光电二极管上时,光电二极管会将太阳能转化为电能,产生电流。当许多电池串联或并联后,就可以成为一个输出功率比较大的太阳能电池阵列。太阳能电池是一种很有前途的新能源,它有三个优点:永久、清洁和灵活。太阳能电池寿命长,只要太阳存在,一次投资就可以用很长时间。与火力发电和核能发电相比,太阳能电池不会造成环境污染。

年轻的小虾米
爱笑的钢笔
2026-04-26 08:21:03

PN结的导通就是在PN结上外加一电压 ,如果P型一边接正极 ,N型一边接负极,电流便从P型一边流向N型一边,空穴和电子都向界面运动,使空间电荷区变窄,甚至消失,电流可以顺利通过。

如果N型一边接外加电压的正极,P型一边接负极,则空穴和电子都向远离界面的方向运动,使空间电荷区变宽,电流不能流过。这是PN结的截止.因此PN结具用单向导电性。

扩展资料:

从PN结的形成原理可以看出,要想让PN结导通形成电流,必须消除其空间电荷区的内部电场的阻力。很显然,给它加一个反方向的更大的电场,即P区接外加电源的正极,N区结负极,就可以抵消其内部自建电场,使载流子可以继续运动,从而形成线性的正向电流。

而外加反向电压则相当于内建电场的阻力更大,PN结不能导通,仅有极微弱的反向电流(由少数载流子的漂移运动形成,因少子数量有限,电流饱和)。当反向电压增大至某一数值时,因少子的数量和能量都增大,会碰撞破坏内部的共价键,使原来被束缚的电子和空穴被释放出来,不断增大电流,最终PN结将被击穿(变为导体)损坏,反向电流急剧增大。

这就是PN结的特性(单向导通、反向饱和漏电或击穿导体),也是晶体管和集成电路最基础、最重要的物理原理,所有以晶体管为基础的复杂电路的分析都离不开它。比如二极管就是基于PN结的单向导通原理工作的;而一个PNP结构则可以形成一个三极管,里面包含了两个PN结。二极管和三极管都是电子电路里面最基本的元件。

参考资料来源:百度百科-PN结

务实的早晨
怕孤独的长颈鹿
2026-04-26 08:21:03
你的问题还挺多,要分开来慢慢解释。

1、LED发光:要搞清楚这个问题,首先,你需要了解PN结的形成原理。

PN结是一个“由P型和N型半导体材料组成的半导体器件”中,其P 型 与 N型半导体材料相互结合的部分。

P型材料有着“多数可以移动的正电荷(空穴)” 和 “少数固定不动的负电荷(负离子)”;

N型材料有着“多数可以移动的负电荷(自由电子)” 和 “少数固定不动的正电荷(正离子)”;

当P型和N型材料接触时,通过结合处,P型材料中的正电荷向N型材料中扩散,而N型材料中的负电荷则向P型材料中扩散。

这些扩散的正电荷 与 负电荷相遇而结合,原有的正电荷和负电荷(载流子)消失。因此在结合处的附近区域(结区)中,有一段距离缺少正电荷或负电荷(载流子),但是在这一区域却分布着带电的固定电荷(固定不动的“负离子”或固定不动的“正离子”),这一区域称为空间电荷区 。

P 型半导体一边的没有参与扩散的“负离子” ,N 型半导体一边的没有参与扩散的“正离子”,在空间电荷区产生电场,这电场阻止载流子进一步扩散 ,达到平衡。(内建电场)

在上面所述的基础上,就可以理解以下几个问题

1、LED的发光,既不是PN结,也不是非PN结,而是当LED接通外部电源后,外来的载流子打破空间电荷区的平衡后产生的。

因为空间电荷区有阻力,所以载流子要突破这个区域需要能量,当这个能量积累到一定的程度,载流子就可以由P区进入N区,这个进入的过程也是能量释放的过程,在这个过程中,载流子把电势能转换成了光能和热能。

单个载流子所释放出的光能是极其微弱的,并且只是一闪而过,不能持续,所以要想有一个持续而又明亮的发光过程,就必须有一个持续的外部电源以及更多的载流子参与进来。

因为这样的一个过程除了发光,同时还在发热,有发热则说明器件在进行有效工作的同时,自身还在产生消耗,这个消耗对器件本身有着老化和破坏的作用,因此,LED的寿命跟制作这个LED的材料还有它的工作环境有关系,通常所述的3万小时寿命是指在实验室的相对理想的环境下达到的,实际使用中没有这么长,甚至会因为过度的电压或电流而导致LED瞬间烧毁。

光伏效应:光照并不是去导通PN结,在理解这个问题时,你要确定一点,“光”也是能量的一种形式。

当光照射到已形成PN结的半导体材料上面,会让这个半导体材料获得一定的能量,这个能量导致P型和N型半导体材料产生出更多的载流子(空穴和自由电子)。

因为在光照前,PN结已经形成,也就是内建电场也已形成,由于内建电场是有方向性的,所以光照形成的载流子(光生载流子),会按照这个方向在内建电场中流动(空穴流向N,自由电子流向P),这一动作导致了内建电场的减小。

只要光照是持续的,那么,内建电场最终会小到能让光生载流子轻松的突破PN结,从而产生电流,这个时候,这个被光照的半导体材料就具备了能够对外提供电动势的能力。

综上所述,在一个拥有PN结的半导体器件中,非PN结部分最大的作用就是产生PN结,只有PN结形成后,这个器件才能拥有上述光照或光电转换的功能。

因此,PN结不存在“消耗完”这个概念,只要相结合的P型材料和N型材料还在,这个PN结会永远的存在下去,我们只是利用外力来突破这个PN结,从而达到我们需要的目的。

至于半导体器件的寿命,这跟制造半导体器件的材料构成、制造工艺以及使用环境有关,厂商给出的寿命都是在特定的实验室环境下通过测试和推算得出的。

(就好像一团泥巴,你用特定的水流量来冲击他,冲击时间是1分钟,完成后,这团泥巴被水冲掉了十分之一的重量,那么推算一下,这团泥巴在这个特定的水流量下,也许可以经受住10分钟的冲击,那我就说他在这个状态下的寿命是10分钟)