Элементов конденсаторов

Теоретически считается, что наиболее эффективным методом преобразования солнечной энергии в электрическую является применение солнечных элементов каскадного типа. Квантово-электронное действие фотовольтаического процесса дает равные энергии для электронно-дырочных пар, создаваемых энергией используемого фотона. Подбор каждому участку солнечного спектра соответствующего полупроводникового материала является разумным путем уменьшения энергетических потерь из-за неоптимального соотношения hv - Eg (здесь Л к - энергия фотона; Eg — ширина запрещенной зоны полупроводника).

Ожидаемая более высокая эффективность солнечных элементов каскадного типа по сравнению с обычными элементами с одним переходом является результатом расширения области спектральной чувствительности н более высокого напряжения холостого хода в них. Напряжение холостого хода в каскадных солнечных элементах есть сумма напряжений холЪстого хода каждого перехода в элементе. Другими словами, энергетические потери нэ-за неоптимальности соотношения hv - Eg уменьшаются в каждом переходе для соответствующих спектральных областей.

В разделе 4.1 описаны недавние результаты по улучшению условий осаждения и оптоэлектронных свойств материала с узкой оптической шириной запрещенной зоны, такого как пленка a-SiGe. В данной работе представлены результаты, относящиеся к конструированию, производству н фотовольтаическим характеристикам элементов каскадного типа с применением пленок a-Si : Н н a-SiGe : Н. Рассмотрены некоторые аспекты их дальнейшего совершенствования, связанные с конструкцией элементов на улучшенных пленках. Выполнены теоретические расчеты, учитывающие влияние плотности локализованных состояний и прямого напряжения смещения на эффективность собирания носителей.

5.4.4. Модели солнечных элементов каскадного типа на основе a-Si/a-SiGe:

где / — 2 или 3. На 5.4.5 показана типичная зависимость между к.п.д. элемента и оптической шириной запрещенной зоны для второго и третьего слоев аморфных полупроводников, использованных в структурах солнечных элементов. Оптическая ширина запрещенной зоны первого слоя выбирается равной 1,95 эВ, что является максимальной величиной для а-Si: Н, полученного в лаборатории авторов. К.п.д. таких многопереходных элементов каскадного типа имеет оптимальную величину при соответствующем сочетании Eg 2 и Eg3. Для элемента с двумя переходами

5.4.3. Производство и характеристика многопереходных солнечных элементов каскадного типа

5ЛЛ. Саруктуры солнечных элементов каскадного типа (а - двухслойных; б - трехслойных) на основе a-Si : H/a-SiGe : Н (Накамура Г. и др.): Нерж. ст. - нержавеющая сталь; ОНО - оксиды индия - олова

На 5.4.9 представлены поперечные сечения многослойных солнечных элементов каскадного типа, изготовленных в лаборатории авторов статьи.

На 5.4.10 приведены ВАХ для солнечного элемента с одним переходом и солнечных элементов каскадного типа с двумя и тремя переходами при облучении светом, моделирующим солнечный свет при условии АМ-1. Напряжение холостого хода повышается, а ток короткого замыкания снижается с увеличением числа наложенных слоев. Если тот же самый материал используется для всех /-слоев в элементах, то ток короткого замыкания снижается в зависимости от 1/7V, где N — число слоев. Как видно из рисунка, уменьшение тока короткого замыкания не подчиняется этой независимости, его значение имеет большую величину, чем ожидается. Это является результатом того, что каскадный элемент содержит различные материалы в каждом /-слое. В идеале, равные величины токов короткого замыкания в каждом индивидуальном переходе могут быть достигнуты соответствующей конструкцией и определением спектра для каждого перехода [72].

5.4.10. BAX солнечных элементов каскадного типа (1 - трехслойный, 8,5 %; 2 -двухслойный 7 73 %) и солнечного элемента с одним переходо.м (3 - на осно-. ве a-Si : Н, п-/-р-'переход, к.п.д. 6,88 %) (условия АМ-1, 100 мВт/см2, размер элементов 9 мм2) (Накамура Г. и др.)

5-4.11. Спектральные кривые солнечных элементов каскадного типа (Накамура Г. и др.): 1 - смещение 100 мВт/см2, Isc = 9,5 мА/см2; 2 - без смещения

На схемотехнические решения широкополосных усилителей, особенно высокочастотных, влияют недостатки, присущие интегральному исполнению. Наиболее существенный из них — отсутствие индуктивных элементов, конденсаторов большой емкости и сопрягающих трансформаторов в интегральной форме.

Изменение фазы усиливаемого сигнала с частотой обусловлено наличием в схеме усилителя реактивных элементов (конденсаторов, трансформаторов).

Практически все ИС-усилителей требуют подключения внешних элементов (конденсаторов, резисторов, индуктивностей), указываемых в руководствах по их применению.

В случае гармонических сигналов коэффициент передачи •—-величина комплексная, зависящая от времени или от частоты, поскольку реальные радиоэлектронные устройства имеют ограниченный частотный диапазон и пропускают не все составляющие спектра сигнала одинаковым образом, Это объясняется наличием различных реактивных элементов — конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов и т, д., сопротивление которых зависит от частоты.

определяет крутизну спада коэффициента передачи на переходном участке (см. рис, 58, а). Например, если имеется одчозвенный А'С-фильтр (состоящий из одного резистора и одного конденсатора), то амплитудно-фазовая характеристика имеет один полюс и крутизна спада на переходном, участке составляет 6 дБ/окт. Два идентичных однозвешшх фильтра, включенных последовательно и разделенных повторителем (с высоким входным и низким выходным сопротивлениями, что устраняет нежелательное воздействие фильтров друг на друга) имеют коэффициент передачи с двумя полюсами и обеспечивают крутизну спада в переходной области в 12 дБ/окт. Для фильтра с yV-полюсами (или фильтра N-i'Q порядка) у коэффициента передачи в переходной области крутизна спада увеличивается в N раз и составляет /V-6 дБ/окт, При этом, как правило, число полюсов соответствует числу примененных в фильтре реактивных элементов: конденсаторов или катушек индуктивности.

ляются размеры и параметры всех паразитных элементов: конденсаторов, резисторов, МДП-транзисторов. В процессе проектирования необходимо учитывать влияние емкостей паразитных конденсаторов, значения которых можно определить как произведение удельных емкостей на занимаемые ими площади.

Под усилителем постоянного тока (УПТ) понимается усилитель, обладающий способностью усиливать сколь угодно медленные изменения входного сигнала, начиная с нулевой частоты. Высшая рабочая частота зависит от типа активных элементов, используемых в усилителе и может быть довольно высокой. Широкая полоса пропускаемых частот, большой коэффициент усиления, отсутствие крупногабаритных разделительных элементов (конденсаторов и трансформаторов) делают их одним из самых распространенных современных устройств автоматики. Это, в первую очередь, относится к УПТ прямого усиления, или к УПТ с непосредственной связью между каскадами. Более сложны УПТ с двойным преобразованием входного сигнала, их труднее выполнить по интегральной технологии.

2. Прибегая к использованию ОС для стабилизации режима каскадов УПТ, необходимо учитывать, что в них нельзя с помощью реактивных элементов (конденсаторов или индуктивно-стей) сделать различной глубину ОС по режиму работы и усиливаемому сигналу, т. е. сделать стабильность высокой при высоком коэффициенте усиления.

Первым вопросом является выяснение возможности физической реализации цепи, соответствующей заданной функции F(p), с помощью обычных элементов — конденсаторов, катушек, резисторов.

Коэффициент затухания может в некотором диапазоне частот равняться нулю в том случае, если фильтр составлен из чисто реактивных элементов — конденсаторов и катушек без потерь. Чем заметнее потери в катушках и конденсаторах, тем меньше их добротности, а коэффициент затухания в полосе пропускания больше. Практически применяются конденсаторы и катушки с достаточно большими добротно-стями (Qc>1000, QL>50). Поэтому при анализе работы таких фильтров потерями в конденсаторах и катушках часто пренебрегают, т. е. считают фильтры состоящими из чисто реактивных элементов. Прежде всего выясним, как рас-

Линейные искажения вызываются наличием в схеме усилителя реактивных элементов — конденсаторов и катушек индуктивности, сопротивление которых зависит от частоты. Поскольку это линейные элементы, искажения называют линейными.