Режим короткого замыкания фотоэлемента

В режиме короткого замыкания (R_н=0) напряжение на выходах фотоэлемента j_н=0, а ток во внешней цепи I_к.з.=I_ф , т.е. ток короткого замыкания образован потоком неравновесных носителей заряда, возникающих при освещении p-n-перехода.

Рассмотрим связь тока короткого замыкания или фототока с величиной потока F_l , падающего на поверхность фотоэлемента. Если энергия одного кванта света hn, то число таких квантов, поглощаемых в единице объема

, (11)

где K(1-r) F_l/S – поглощенный световой поток в единице объема; К – коэффициент поглощения; r – коэффициент отражения; S – площадь поверхности светочувствительного слоя.

Величина фототока пропорциональна числу квантов света, поглощаемых в полупроводнике за единицу времени в единице объема

, (12)

где b – квантовый выход, рассчитанный на падающий световой поток b₁=b/(1-r) – квантовый выход, рассчитанный на поглощенный световой поток; c – коэффициент переноса, учитывающий долю непрорекомбинировавших носителей заряда от общего количества носителей, возникающих под действием светового потока; Dl – толщина светочувсвительного слоя фотоэлемента, на которую проникает световой поток.

Подставив значение фототока (12) в формулу (8), получим

. (13)

Формула 13 справедлива до тех пор, пока j_x.x.<j_к . При больших интенсивностях света концентрация неосновных носителей приближается к концентрации основных и фото-э.д.с. практически перестает расти с ростом светового потока, а максимальное значение фото-э.д.с. равно величине контактной разности потенциалов.

Таким образом, величина фототока пропорциональна падающему световому потоку, а напряжение холостого хода или фото-э.д.с. пропорционально логарифму светового потока, что позволяет использовать фотоэлементы в ряде фотометрических приборов.