Введение к работе
Диссертация посвящена разработке, реализации и практическому применению эффективного метода решения задач переноса носителей зарядов в оптоэлектронных приборах при высоких напряжениях и сильных уровнях светового облучения. В качестве объекта численного решения бралась полная система уравнений переноса носителей зарядов в твердотельной плазме в дрейфево-диффузионном приближении.
Актуальность темы .
Проблемы оптоэлектроники - генерация, преобразование, передача, хранение и отображение информации - являются неотьемлимой частью развития современной полупроводниковой электроники. Оптоэлектрсника имеет дело с такими приборами, в которых основным физическим процессом является взаимодействие электромагнитных волн оптического диапазона с веществом. К ним относятся : приборы, преобразующие электрическую энергию в оптическое излучение (светодиоды, полупроводниковые лазеры); приборы, детектирующие оптические сигналы (фотодетекторы); приборы, преобразующие оптическое излучение в электрическую энергию ( солнечные фотспреобразователи (ФП) ).
Интерес, проявляемый в настоящее время к оптоэлектронным приборам, и. в особенности, к солнечным батареям, обусловлен, с одной стороны, бурным развитием космической техники, а, с другой стороны - поиском альтернативных источников энергии на
- г -
Земле. В космосе солнечные батареи являются основным источником энергии для космических кораблей и спутников при длительных полетах. На Земле - это экологически чистый к эффективный преобразователь практически неистощимой солнечной энергии непосредственно в электрическую.
Важное место при создании дешевых, компактных и высокоэффективных оптоэлектронных приборов занимает численное моделирование.
Необходимость построения алгоритма быстрого решения полной системы уравнений обусловлена тем фактом, что для решения оптоэлектронных задач требуется проведение большой серии расчетов для одного и того же прибора с различными приложенными потенциалами для построения вольт-амперных (ВАХ) и других характеристик приборов.
Цель работы.
Разработка эффективного численного алгоритма для моделирования процессов переноса носителей зарядов в полупроводниковых приборах при воздействии солнечного облучения и применение его к решению практических задач с помощью удобного комплекса прикладных ' программ на персональном компьютере.
Научная новизна.
Предложен новый метод решения полной системы уравнений твердотельной плазмы в дрейфово-диффузионном приближении для
двумерной модели. Численно исследованы различные режимы работы солнечного фотопреобразователя и определен оптимальный уровень светового облучения, при котором коэффициент полезного действия ФП достигает максимального значения. На основе многочисленных расчетов удалось сделать ряд практических выводов по технологическому совершенствованию приборов.
Теоретическая и практическая ценность заключается в построении эффективного численного метода, обладающего высокой скоростью сходимости итерационного процесса как вдали от решения .( на первых итерациях), так и при приближении к решению при сильной зависимости уравнений. Проведен анализ работы конкретных приборов и определен оптимальный режим. Создан удобный пользовательский интерфейс для" задания характеристик прибора и визуализации полученных результатов.
Апробация работы.
Результаты диссертации докладывались на научной конференции МФТИ 1987г., Всесоюзной коференции "Современные проблемы физики и ее приложений" (г.Москва Всесоюзный институт научной и технической информации АН СССР и ГК НТ 1990 г.), научном семинаре математической физики ВЦ РАН 1992 г. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, которые перечислены в конце автореферата.
Структура диссертации.
Работа состоит из Взедения, четырех глав, Заключения, Списка литературы и Приложения.Общий объем диссертации 82 страницы, включая 24 рисунка.
