1.3. ВЫВОД УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА
В общем случае плотность тока представляет собой сумму дрейфовой и диффузионной составляющих
Уравнения (1.6) и (1.7) соответствуют электронному и дырочному токам, общая же плотность тока
Для описания процесса переноса носителей заряда эти уравнения достаточно дополнить уравнениями непрерывности. Условия сохранения заряда в бесконечно малом объеме полупроводника можно представить в следующем виде:
Поскольку в рассматриваемой модели в результате межзонных переходов генерируются злектронно-дырочные пары, то
Исходя из
условия сохранения электронейтральности
и используя уравнения (1.8) — (1.10), можно показать, что
где
— концентрации носителей при тепловом равновесии. С помощью уравнений (1.6) и (1.7) получаем одномерные уравнения переноса
В общем случае
уравнения необходимо решать совместно с уравнением Пуассона. Что касается солнечных элементов, то вследствие выполнения условий
(либо
уравнения переноса для дырок и электронов, как правило, можно решать раздельно. Кроме того, в большинстве случаев мы полагаем, что система находится в стационарном состоянии (как и при определении времени жизни носителей), поэтому
и для нахождения концентрации неосновных носителей заряда достаточно решить одно из уравнений переноса, например
(1.14)
которое справедливо для материала
-типа проводимости при выполнении соотношения
Следует отметить, что при возможности раздельного решения уравнений переноса слагаемое, в которое входит
исключается. По данному вопросу опубликованы исчерпывающие сведения [Smith, 1968; Jonscher, 1960]. Уравнения переноса неосновных носителей заряда в стационарном и нестационарном состояниях получены для нескольких идеальных конфигураций источника зарядов и стока [Van Roosbroeck, 1955].
Если концентрация инжектируемых неосновных носителей заряда возрастает и становится сравнима с концентрацией основных носителей (это происходит при сильной облученности солнечным светом, превышающей стократную, или при высоком прямом напряжении смещения), то ранее полученное уравнение переноса теряет силу. Условия высокого уровня инжекции обсуждаются в 1.5.3.