Pho.rs: Фотодиод

Условие

Edu

CN11^o

Полупроводниковые солнечные элементы с $pn$-переходом (фотодиоды) работают за счёт фотоэффекта, который заключается в возникновении разности потенциалов на концах $pn$-перехода при падении на него света. Когда к концам $pn$-перехода подключена нагрузка, свет вынуждает его генерировать фототок – ток от отрицательного электрода к положительному. При постоянной интенсивности падающего света фототок также постоянен и равен $I_L$. В то же время $pn$-переход является также и диодом. Когда через нагрузку протекает ток, диод открывается, ток через него равен $I_D=I_0\left(e^{\frac V{V_T}}-1\right)$, где $V_T$ и $I_0$ – известные постоянные.

1 Как связаны между собой ток $I$ через нагрузку и напряжение $V$ на ней при постоянной интенсивности падающего света? Чему равен ток короткого замыкания $I_S$ фотодиода? Его напряжение холостого хода $V_{OC}$? Мощность $P$, выделяющаяся на нагрузке?

Известно, что для кремниевого солнечного элемента с $pn$-переходом $I_L=95~мА$, $I_0=4.1\cdot10^{-9}~мА$ и $V_T=0.026~В$.

2.1 Чему равно в вольтах напряжение холостого хода фотодиода $V_{OC}$?

Если выходная мощность солнечного элемента максимальна, напряжение на его концах можно приближённо выразить как\[V_{mP}=V_T\ln\frac{1+\frac{I_L}{I_0}}{1+\frac{V_{OC}}{V_T}}.\]

2.2 Чему равна $V_{mP}$ в вольтах? $P_{\max}$ в милливаттах? Если нагрузка представляет собой омическое сопротивление, чему в омах равно её сопротивление $R$ при максимальной выходной мощности?