목차
1. 실험 목적
2.실험 원리
반도체란 무엇인가
반도체의 특성
반도체의 기능
반도체의 기능별 용도
반도체 정류회로
3. 응용방법
4. 실험 방법
2.실험 원리
반도체란 무엇인가
반도체의 특성
반도체의 기능
반도체의 기능별 용도
반도체 정류회로
3. 응용방법
4. 실험 방법
본문내용
체를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 광전지의 한 가지. 반도체로는 보통 실리콘을 사용한다. 태양 전지는 원판 모양으로 자른 n형 반도체의 주위를 p형 반도체로 둘러싼 것으로, 표면에 태양 광선이 닿으면 양 극 사이에 기전력이 생긴다. 1개의 기전력은 평균 0.55V이다. 인공 위성이나 산 속에 설치한 송신소의 전원 등으로 쓰인다.
일반적인 태양전지의 구조와 원리를 살펴보면 단결정실리콘 태양전지의 경우에는 실리콘에 5가의 원소들인 인, 비소, 안티몬 등을 함침시켜 만든 p형 반도체로 이루어진 p-n 결합구조이다. 이와같이 p형 반도체와 n형 반도체가 하나의 단결정으로 접합이 되면 불순물의 농도차에 의하여 n형 반도체의 잉여전자(electron)가 p형의 반도체로 확산해 가고, 반대로 정공(hole)은 p형에서 n형으로 확산한다. 이에 따라서 p형 반도체의 전도대(conduction band) 내에 있는 전자의 에너지는 n형보다 좁아지고 n형 반도체의 가전자대(valence band)에 있는 정공이 갖는 에너지는 p형 반도체보다 높아지게 되므로서 내부 전위차가 발생하게 된다.
이때 금지대폭 이상의 광 에너지가 흡수되면 가전자대에 있는 전자가 여기 되어 금지대폭을 건너뛰어 전도대로 이동하게 된다. 이와 같은 여기 상황으로 인하여 가전자대에 있었던 전자의 자리가 비게 되어 양전하처럼 행동하는 정공이 형성되므로 양전하(정공)와 음전하(전자)의 쌍이 생기게 된다. 이렇게 생성된 전자-정공 쌍은 각각의 농도차와 전위차에 의하여 각각 전자는 n형으로, 정공은 p형으로 이동하여 외부회로에 의하여 전류가 흐르게 되는 것이다. 일반적으로 cell은 태양광 방사에너지를 조사했을 때 전기를 발생하는 반도체 소자를 일컫고 module은 복수의 태양전지 셀을 전기적으로 접속하고 내구환경을 고려하여 제작된 최소단위의 발전유닛을 말한다.
4. 실험 방법
① 파형 발생기, 다이오드, 저항을 이용하여 [그림 7-2]의 회로를 연결한다.
② 오실로스코프를 사용하여 es, eD, eL의 전압 파형을 확인하여 표 1에 그린다.
③ 오실로스코프의 파형의 크기를 측정하여 peak-peak 전압을 표 2에 기록한다.
④ 4개의 다이오드와 저항을 사용하여 [그림 8-3]의 회로를 연결한다.
⑤ 같은 방법으로 오실로스코를 사용하여 es, eD1, eD2, eL의 전압 파형을 그리고 peak-peak 전압을 읽어서 기록한다.
5. 참고 문헌
① http://new.ksia.or.kr/new_korean/semi/semi_sub1_5.htm
② http://kin.naver.com/db/detail.php?d1id=11&dir_id=110209&eid=Z7Ds48alfb6adfouM2Ei7iqvnJy5
MFUX
③ http://explore.kw.ac.kr/%7Edeois/2003-1/3cha1bogo.ppt
④ http://www.kier.re.kr/common/renew/renew_03.html
⑤ 일반물리실험 북스힐, 김영식 외12명 공저, 3-139~141
일반적인 태양전지의 구조와 원리를 살펴보면 단결정실리콘 태양전지의 경우에는 실리콘에 5가의 원소들인 인, 비소, 안티몬 등을 함침시켜 만든 p형 반도체로 이루어진 p-n 결합구조이다. 이와같이 p형 반도체와 n형 반도체가 하나의 단결정으로 접합이 되면 불순물의 농도차에 의하여 n형 반도체의 잉여전자(electron)가 p형의 반도체로 확산해 가고, 반대로 정공(hole)은 p형에서 n형으로 확산한다. 이에 따라서 p형 반도체의 전도대(conduction band) 내에 있는 전자의 에너지는 n형보다 좁아지고 n형 반도체의 가전자대(valence band)에 있는 정공이 갖는 에너지는 p형 반도체보다 높아지게 되므로서 내부 전위차가 발생하게 된다.
이때 금지대폭 이상의 광 에너지가 흡수되면 가전자대에 있는 전자가 여기 되어 금지대폭을 건너뛰어 전도대로 이동하게 된다. 이와 같은 여기 상황으로 인하여 가전자대에 있었던 전자의 자리가 비게 되어 양전하처럼 행동하는 정공이 형성되므로 양전하(정공)와 음전하(전자)의 쌍이 생기게 된다. 이렇게 생성된 전자-정공 쌍은 각각의 농도차와 전위차에 의하여 각각 전자는 n형으로, 정공은 p형으로 이동하여 외부회로에 의하여 전류가 흐르게 되는 것이다. 일반적으로 cell은 태양광 방사에너지를 조사했을 때 전기를 발생하는 반도체 소자를 일컫고 module은 복수의 태양전지 셀을 전기적으로 접속하고 내구환경을 고려하여 제작된 최소단위의 발전유닛을 말한다.
4. 실험 방법
① 파형 발생기, 다이오드, 저항을 이용하여 [그림 7-2]의 회로를 연결한다.
② 오실로스코프를 사용하여 es, eD, eL의 전압 파형을 확인하여 표 1에 그린다.
③ 오실로스코프의 파형의 크기를 측정하여 peak-peak 전압을 표 2에 기록한다.
④ 4개의 다이오드와 저항을 사용하여 [그림 8-3]의 회로를 연결한다.
⑤ 같은 방법으로 오실로스코를 사용하여 es, eD1, eD2, eL의 전압 파형을 그리고 peak-peak 전압을 읽어서 기록한다.
5. 참고 문헌
① http://new.ksia.or.kr/new_korean/semi/semi_sub1_5.htm
② http://kin.naver.com/db/detail.php?d1id=11&dir_id=110209&eid=Z7Ds48alfb6adfouM2Ei7iqvnJy5
MFUX
③ http://explore.kw.ac.kr/%7Edeois/2003-1/3cha1bogo.ppt
④ http://www.kier.re.kr/common/renew/renew_03.html
⑤ 일반물리실험 북스힐, 김영식 외12명 공저, 3-139~141
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