المحاضرة الثالثه لكورس الطاقة الشمسية وشرح حاملات الشحنه

سنستكمل شرح كورس الطاقة الشمسية و الان سنتحدث عن حاملات الشحنه :

حاملات الشحنه :

تعرف فى الفيزياء بانها جسيمات حرة ( اى غير مرتبطة ) تحمل شحنه كهربية مثل :

الالكترونات - البروتانات - الايونات .

ففى اشباه الموصلات هناك نوعين من حاملات الشحنه :

النوع الاول 

 الالكترونات .

النوع الثانى :

الثغرة الالكترونية .

فعند اسقاط الضوء على الالكترون يكسبة طاقة تساعده على التحرر كما ذكرنا فينتقل من 

Valence Band   ( نطاق التكافؤ )        الى         ( نطاق التوصيل )  Conduction Band

فعند الانتقال يترك ما يعرف بالفجوة او الثغرة الموجبة .

مستوى فيرمى :

فى فيزياء الجوامد و المواد المكثفة تمثل اعلى مستوى طاقة يشغلها الالكترون عند درجه الصفر المطلق ( اى درجه حرارة صفر 

كلفن ) فلا يكتسب الالكترون اى طاقة حرارية تساعدها على التحرك و تبدا بملىء مستويات الطاقة الادنى ثم الاعلى .

• فاحتمالية وجود الالكترون فى مستوى اقل من مستوى فيرمى هى 100 % .
• احتمالية وجود الالكترون فى مستوى اعلى من مستوى فيرمى هى 0% .

فعند زياده درجه الحرارة يعود هذا بطاقة حرارية للالكترون تساعده عىل تجاوز خط فيرمى فيصبح احتماليه تجاوز خط فيرمى 

اعلى من الصفر .

Typical Concentrations = Majority Carriers / Manority Carriers = 10^16 cm^-3 / 10^14cm^-3 

ويعنى بال Majority : الكمية الاكبر .

ويعنى بال Manority : الكمية الاقل .

•  كثافة السيلكون فى كرستال السيلكون المستخدمه فى خليه الطاقة الشمسية = ( 5*10^22) cm^-3

لنتعرف الان على عمليه التشويب وهى هامه جداااااااا :

n-dooping : 

تعنى بعمليه التشويب بعنصر من المجموعه الخامسة ينتج منه زياده  عدد الالكترونات فيصبح هنا 

Majority هى الالكترونات (-e)

manority هى الثغرات الموجبة (+H) 

P-dooping :

تعنى بعمليه التشويب بعنصر من المجموعه الثالثه ينتج منها زياده عدد الثغرات الموجبة فيصبح هنا 

 Manority هى الالكترونات (-e)

Majority  هى الثغرات الموجبة (+H) 

Low Of Mass Action  :

n  =  Electron Carrier Concentration ( تركيز حامل الالكترون )


P  =  Hole Carrier Concentration ( تركيز حامل الثغرة ) 


اذا : n * P = 1.21* a0^20 cm^-6

الماده النقية (intrinsic Matrial ) : 

 وهى السيليكون لحالة او الجرمانيوم لحاله فى المجموعه الرابعة اى بدون اى اضافات .

n = P = N intrinsic = 1.1*10cm^3

لنرى الان عمليه التشويب فى غرفة الحرارة : (Dooping At Room temerature)

(No Po) =  2 ^(N interinsic)

N - Type dooping 

• No = Nd

• Po = (N interinsic) / No

P - Type dooping

• Po = NA

• No = (N interinsic) / Po

EX  Of  N - Type Dooping :

No = Nd = 10^16 cm^-3                                                     كثافة الالكترونات (Majority) 



Po = 1.2 * 10^20 / 10^16 = 1.21 *10^4 cm^-3                   كثافة الثغرات    (Manority)