P-N结能带与接触电势差： ????在热平衡条件下，结区有同一的EF；在阔别结区的部位，EC、EF、Eν之间的关系与结形成前状态相同。 ????从能带图看，N型、P型半导体单独存在时，EFN与EFP有一定差值。当N型与P型两者紧密接触时，电子要从费米能级高的一方向费米能级低的一方活动，空穴活动的方向相反。同时产生内建电场，内建电场方向为从N区指向P区。在内建电场作用下，EFN将连同整个N区能带一起下移，EFP将连同整个P区能带一起上移，直至将费米能级拉平为EFN=EFP，载流子停止活动为止。在结区这时导带与价带则发生相应的弯曲，形成势垒。势垒高度即是N型、P型半导体单独存在时费米能级之差： qUD=EFN-EFP 得 UD=(EFN-EFP)/q q：电子电量 UD：接触电势差或内建电势 对于在耗尽区以外的状态： UD=(KT/q)ln(NAND/ni2) NA、ND、ni：受主、檀越、本征载流子浓度。 可见UD与掺杂浓度有关。在一定温度下，P-N结两边掺杂浓度越高，UD越大。 禁带宽的材料，ni较小，故UD也大。 光照下的P-N结 P-N结光电效应：????????????????? ????当 P-N结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场四周时能在内建电场作用下漂移过结。光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，即电子空穴对被内建电场分离。这导致在N区边界四周有光生电子积累，在P区边界四周有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡P-N结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。此电场使势垒降低，其减小量即光生电势差，P端正，N端负。于是有结电流由P区流向N区，其方向与光电流相反。 ????实际上，并非所产生的全部光生载流子都对光生电流有贡献。设N区中空穴在寿命τp的时间内扩散间隔为Lp，P区中电子在寿命τn的时间内扩散间隔为Ln。Ln+Lp=L远大于P-N结本身的宽度。故可以以为在结四周均匀扩散间隔L内所产生的光生载流子都对光电流有贡献。而产生的位置间隔结区超过L的电子空穴对，在扩散过程中将全部复合掉，对P-N结光电效应无贡献。 光照下的P-N结电流方程： ????与热平衡时比较，有光照时，P-N结内将产生一个附加电流（光电流）Ip，其方向与P-N结反向饱和电流I0相同，一般Ip≥I0。此时 I=I0eqU/KT?-?(I0+Ip) 令Ip=SE，则 I=I0eqU/KT?-?(I0+SE) 开路电压Uoc： ????光照下的P-N结外电路开路时P端对N真个电压，即上述电流方程中I=0时的U值： 0=I0eqU/KT?-?(I0+SE) Uoc=(KT/q)ln(SE+I0)/I0≈(KT/q)ln(SE/I0) 短路电流Isc： ????光照下的P-N结，外电路短路时，从P端流出，经过外电路，从N端流入的电流称为短路电流Isc。即上述电流方程中U=0时的I值，得Isc=SE。 ????Uoc与Isc是光照下P-N结的两个重要参数，在一定温度下，Uoc与光照度E成对数关系，但最大值不超过接触电势差UD。弱光照下，Isc与E有线性关系。 a)无光照时热平衡态，NP型半导体有同一的费米能级，势垒高度为qUD=EFN-EFP。 b)稳定光照下P-N结外电路开路，由于光生载流子积累而出现光生电压Uoc不再有同一费米能级，势垒高度为q(UD-Uoc)。 c)稳定光照下P-N结外电路短路，P-N结两端无光生电压，势垒高度为qUD，光生电子空穴对被内建电场分离后流入外电路形成短路电流。 d)有光照有负载，一部分光电流在负载上建立起电压Uf，另一部分光电流被P-N结因正向偏压引起的正向电流抵消，势垒高度为q(UD-Uf)。
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