Автор: Пользователь скрыл имя, 23 Мая 2013 в 02:39, дипломная работа
В дипломной работе предпринята попытка теоретического описания функционирование фотоэлектрических преобразователей с промежуточной подзоной на основе гетероструктур с квантовыми точками. Для этого предложена эквивалентная схема такого фотоэлектрического преобразователя, учитывающая межзонные генерационные переходы и различные виды рекомбинационных процессов (безызлучательная и излучательная рекомбинация, Оже-рекомбинация). На основе экспериментальных данных (электролюминесценция, вольт-амперная характеристика, спектральная зависимость внешнего квантового выхода) будет проведена оценка токов на каждом из элементов эквивалентной схемы солнечного элемента с промежуточной подзоной.
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………7
1 ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
И ТИПЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ………………...8
1.1 Фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии………8
1.2 Полупроводниковые материалы…………………………………………11
1.2.1 Моно полупроводники……………………………………………….11
1.2.2 Полупроводники А3В5………………………………………………..14
1.2.3 Полупроводники А2В6………………………………………………..16
1.2.4 Органические материалы…………………………………………….17
1.3 Технология получения полупроводниковых структур…………………19
1.3.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия……………………………………19
1.3.2 МОС ГФЭ……………………………………………………………..21
1.3.3 Жидкофазная эпитаксия......................................................................23
1.3.4 Ионно-лучевая эпитаксия……………………………………………25
1.4 Классификация ФЭП……………………………………………………...27
1.4.1 Кремниевые ФЭП…………………………………………………….27
1.4.2 ФЭП А3В5……………………………………………………………..32
1.4.3 ФЭП А2В6……………………………………………………………..35
1.4.4 ФЭП на органических материалах…………………………………..37
1.4.5 ФЭП с квантовыми точками…………………………………………39
1.5 Постановка цели и задач дипломной работы…………………………...41
2 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ………………………………42
2.1 Спектр солнечного излучения…………………………………………..42
2.2 Краткая теория полупроводников………………………………………..43
2.3 Процессы поглощения и рекомбинации………………………………...48
2.4 Фотовольтаический эффект в p-n-переходе……………………………..54
2.5 Модель классического солнечного элемента…………………………...57
2.6 Основные характеристики солнечных элементов (ток короткого замыкания, напряжение холостого хода, фактор заполнения, кпд)………….61
2.7 Кремниевые фотоэлектрические преобразователя……………………..63
2.7.1 Структура кремниевого фотоэлектрического преобразователя….63
2.7.2 Вольтамперные и спектральные характеристики кремниевых фотоэлектрических преобразователей…………………………………………66
2.8 Фотоэлектрические преобразователи на основе
гетероструктур A3B5…………………………………………………………….68
2.8.1Структура фотоэлектрических преобразователей на основе гетероструктур A3B5…………………………………………………………….68
2.8.2 Вольтамперные и спектральные характеристики фотоэлектрических преобразователей на основе гетероструктур A3B5……..70
3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПОДЗОНОЙ
НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ………….73
3.1 Физическая модель функционирования
фотоэлектрических преобразователей с промежуточной подзоной…………73
3.2 Эквивалентная электрическая схема
фотоэлектрического преобразователя с промежуточной подзоной………….75
3.3 Расчет токов на элементах эквивалентной схемы
фотоэлектрического преобразователя с промежуточной подзоной………….81
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ……………………………....89
4.1 Анализ производственной среды………………………………………...89
4.2 Выявление и анализ опасных и вредных производственных факторов в лаборатории………………………………………………………………………90
4.3 Производственная санитария…………………………………………….91
4.3.1 Расчет вентиляции помещений……………………………………...91
4.3.2 Расчет освещения помещений……………………………………….94
4.3.3 Организационные мероприятия по снижению уровней шума и вибрации………………………………………………………………………….96
4.3.4 Производственная эстетика……………………………………….....98
4.3.5 Санитарно-бытовые устройства……………………………………..99
4.3.6 Средства индивидуальной защиты персонала……………………...99
4.3.7 Мероприятия, компенсирующие негативное воздействие ОВПФ на работающих……………………………………………………………………....99
4.4 Техника безопасности……………………………………………….........99
4.4.1 Электробезопасность………………………………………………...99
4.4.2 Меры по обеспечению безопасности оборудования, работающего под давлением…………………………………………………………………..101
4.5 Взрывопожарная безопасность…………………………………………101
4.5.1 Мероприятия по предупреждению пожаров и взрывов………….101
4.5.2 Проектируемые средства и системы пожаротушения и локализация взрывов и пожаров……………………………………………………………...104
4.5.3 Проектируемые системы сигнализации
и оповещения о пожаре………………………………………………………..106
4.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………...108
4.6.1 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях техногенных ЧС……………………………………………………..108
4.6.2 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях ЧС природного происхождения……………………………………112
4.6.3 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях ЧС военного характера……………………………………………...113
4.6.4 Экономический аспект безопасности при проведении НИР…….114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..115
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..116
В современный персональный компьютер устанавливается до трёх шумных вентиляторов, шум также исходит от накопителя на жёстких магнитных дисках, CD- ROMа. Для борьбы с шумом издаваемым вентиляторами применяется способ, заключающийся в уменьшении скорости вращения лопастей. Шум издаваемый вентилятором находится в нелинейной зависимости относительно частоты его вращения: до определённого момента – шума почти нет, если же скорость вращения преодолевает некий рубеж – шум значительно возрастает. Для уменьшения шума можно применить следующие две меры:
Для снижения шума в самом источнике помимо применения методики заключающейся в уменьшении скорости вращения вентиляторов, применяется следующий способ. Лучшего шумопоглощения можно добиться, при накрывании нижней части корпуса компьютера звукопоглощающим материалом (ватой, поролоном). В целом применяемые выше методики в значительной мере снижают уровень шума в помещении и позволяют добиться приемлемых уровней шума. Однако уровень шума в рабочем помещении лаборатории можно также снизить использованием звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63 – 8000 Гц. Эти материалы применяются для отделки помещения – его внутренних стен и потолка.
Для обеспечения высокой производительности и безопасности труда, а также удовлетворения эстетических требований большое значение имеет комплекс вопросов, связанных с цветовым оформлением помещения, оборудования и коммуникаций.
Согласно СН 181-70 [47] потолок и стены в лаборатории побелены. Оконные проемы имеют размеры, обеспечивающие достаточные условия естественного освещения. В лаборатории всегда чистый воздух благодаря имеющейся вентиляции. Имеется кран с проточной водой. Все указанные меры позволяют значительно снизить утомляемость, и максимально сосредоточится на выполнении работы.
4.3.5 Санитарно-бытовые устройства
Для
соблюдения работниками лаборатории
санитарно-гигиенических
4.3.6 Средства индивидуальной защиты персонала
В силу того, что практика проходила в компьютерной лаборатории, и персонал не имел никакого доступа к вредным для здоровья человека веществам, средства индивидуальной защиты отсутствуют.
4.3.7 Мероприятия, компенсирующие негативное воздействие ОВПФ на работающих
Как отмечалось в пункте 4.6, в компьютерной
лаборатории отсутствуют какие-
Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением [48].
Помещение
для лаборатории относится к
категории помещений без
Применяемые ПЭВМ и периферийные устройства относятся к классу «1» электротехнических изделий и средств по способу защиты человека от поражения электрическим током. ПЭВМ является устройством, у которого есть рабочая изоляция, элемент для заземления и провод с заземляющей жилой для источника питания.
Электроснабжение
в лаборатории осуществляется сетью
с изолированной нейтралью
Заземление лаборатории подключается к общей системе заземления здания. Для сети напряжением 380/220 вольт с изолированной нейтралью сопротивление заземлителя в любое время года не должно превышать 4-х Ом.
Все
розетки для подключения ПЭВМ
должны быть заземлены. Специальным
проводником с малым
Подключать
ЭВМ разрешается только через
заземленную розетку, расположенную
в доступном месте. В случае отсутствия
заземления, подключение необходимо
организовать посредством нейтрализатора
электрического поля (специальное согласующее
устройство). Использовать в качестве
заземления конструктивные особенности
зданий, коммунальные системы, системы
водоснабжения категорически
Необходимо использовать источники бесперебойного питания с обязательной стабилизацией напряжения сети, с целью исключения возможных аварийных ситуаций.
Учитывая, что все кабели и коммутационные линии являются источником электромагнитного излучения, то их следует располагать компактно, как можно дальше от рабочего кресла пользователя и по возможности с тыльной стороны стола. Нельзя перекручивать кабели и располагать их, не закрепленными под столом.
Важное значение для предотвращения электротравматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок лаборатории, проведения ремонтных, монтажных и профилактических работ.
4.4.2. Меры по обеспечению безопасности оборудования, работающего под давлением
Во время производственной практики не производились никакие опыты с оборудованием, работающим под давлением.
Пожары
в лабораториях с электронно-вычислительной
техникой представляют особую опасность,
так как сопряжены с большими
материальными потерями. Характерная
особенность лабораторий –
Помещение лаборатории по взрывопожарной и пожарной опасности относится к категории «В», так как есть твердые трудно горючие и легко горючие материалы способные гореть, а помещение не относится к другим категориям (А и Б), так как в лаборатории отсутствуют горючие пыли, жидкости, взрывоопасные материалы [49].
По
функциональной пожарной опасности
помещение для лаборатории
Источниками
зажигания в лаборатории могут
быть электронные схемы от ЭВМ, приборы,
применяемые для технического обслуживания,
устройства электропитания, кондиционирования
воздуха, где в результате различных
нарушений образуются перегретые элементы,
электрические искры и дуги, способные
вызвать загорания горючих
В
лаборатории оборудованной
Одной из наиболее важных задач пожарной защиты, является защита строительных помещений от разрушений и обеспечение их достаточной прочности в условиях воздействия высоких температур при пожаре. Учитывая высокую стоимость электронного оборудования, помещение для лаборатории должно быть 1 и 2 степени огнестойкости.
К
средствам профилактике пожаров
в лаборатории, можно отнести
следующие организационные
К
организационно-техническим
Для
тушения пожаров на начальных
стадиях широко применяются огнетушители.
В производственных помещениях с
ЭВМ применяются главным
Для
определения количества огнетушителей
и их типа, требуется проанализировать
их огнетушащую способность и
класс пожара. В лаборатории возможный
пожар будет относиться к классу
«Е» – горение
При эвакуации
сотрудников из помещения лаборатории
требуется действовать в
К первичным средствам
пожаротушения относятся
Общие требования – все производственные помещения и склады должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения.
Огнетушители по виду используемых средств тушения подразделяются на три группы: пенные, газовые и порошковые.
Действие
химических пенных огнетушителей, применяющихся
для тушения загораний
Конструктивно огнетушитель представляет собой стальной корпус с ручкой, в которой помещена щелочная часть заряда. Она состоит из водного раствора гидрокарбоната натрия и солодкового экстракта. Кислотная часть заряда помещена в полиэтиленовый стакан и представляет собой смесь серной кислоты с сульфатом железа и сульфатом алюминия. В нерабочем состоянии кислотная часть заряда закрыта в стакане клапаном, который укреплен на штоке и прижимается к седлу стакана пружиной. С другой стороны шток клапана крепится к эксцентриковой рукоятке. Для приведения в действие огнетушителя следует повернуть вверх рукоятку и перевернуть огнетушитель. При этом шток с клапаном, сжимая прижимную пружину, переместиться к головке и обеспечить соединение щелочной и кислотных частей заряда через отверстия. В результате реакции выделяется большое количество диоксида углерода, который интенсивно вспенивает раствор и при достижении давления 0,1 Мпа разрывает запорную мембрану и выбрасывает пену струей через спрыск.
Ручной
воздушно-пенный огнетушитель состоит
из стального корпуса объемом 10л,
заполненного раствором ПО-1. На крышке
огнетушителя укреплены: пусковой рычаг,
баллончик с двуокисью
Информация о работе Фотоэлектрические преобразователи на квантовых точках