M5 Fotovoltaica y Fotodetección

Tópico

Un fotón con energía suficiente, superior al bandgap de este material semiconductor que ya establece otro modelo de este conjunto, genera, según la ley de Beer-Lambert que rige la absorción de este fotón a medida que penetra dentro de este material semiconductor, un par electrón-hueco: la energía de este fotón absorbido excita a un electrón desde la banda de valencia hasta la banda de conducción de este material semiconductor, dejando tras de sí, en esa misma banda de valencia, el hueco correspondiente de este par electrón-hueco. Que este material semiconductor absorba, según esta misma ley de Beer-Lambert, una fracción mayor de estos fotones con energía suficiente hace que este par electrón-hueco se genere, en consecuencia, con mayor frecuencia dentro de él.

El campo eléctrico interno de la unión p-n que ya establece otro modelo de este conjunto separa a este par electrón-hueco antes de que ambos portadores de carga alcancen a recombinarse entre sí: este mismo campo eléctrico interno arrastra al electrón de este par electrón-hueco hacia un lado de esta unión p-n y al hueco hacia el lado contrario, y es ese mismo arrastre en direcciones opuestas el que produce la fotocorriente de este material semiconductor. Que este par electrón-hueco se genere más cerca de esta unión p-n, dentro del alcance de este campo eléctrico interno, hace que esta separación sea, en consecuencia, más eficiente, y que esta fotocorriente sea mayor; que la vida media de portadores minoritarios de este material semiconductor, que ya establece otro modelo distinto de este conjunto, sea más corta, hace en cambio que una fracción mayor de estos pares electrón-hueco se recombine antes de alcanzar a separarse por este campo eléctrico interno, y que esta fotocorriente, en consecuencia, sea menor.

Por eso este modelo, con el par electrón-hueco y la fotocorriente con las que se abrió, produce, cuando esta fotocorriente circula bajo circuito abierto, sin ningún camino externo por el que pueda fluir efectivamente, un fotovoltaje, el voltaje de circuito abierto de este dispositivo: sin ese camino externo disponible, esta fotocorriente se acumula, en cambio, como una polarización directa creciente sobre esta unión p-n, reduciendo progresivamente el potencial de contacto de esta misma unión p-n hasta que la corriente del diodo que ya describe el modelo de Shockley de esta unión p-n, ahora en directa, alcanza a cancelar exactamente a esta fotocorriente. Que esta vida media de portadores minoritarios sea más larga, dejando sobrevivir a una fracción mayor de estos pares electrón-hueco hasta esta separación por el campo eléctrico interno, hace que esta fotocorriente sea mayor, y que este fotovoltaje de circuito abierto, en consecuencia, también lo sea.

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