双二极管模型

单二极管方程假定理想因子 n 为恒定值。实际上，理想因子是器件两端电压的函数。在高电压下，当器件中的复合主要由表面和体区域控制时，理想因子接近于 1。然而，在较低电压下，结内的复合占主导地位，理想因子接近 2。可通过添加与第一个二极管并联的第二个二极管并将理想因子通常设置为 2 来对结复合进行建模。

包括寄生串联和并联电阻的双二极管模型的电路图

光照下双二极管模型的方程为：

 

J= J L − J 01 { exp[ q( V+J R s ) kT ]−1 }− J 02 { exp[ q( V+J R s ) 2kT ]−1 }− V+J R s R shunt

光照方程的实际测量很困难，因为光强度的微小波动会压倒第二个二极管的影响。由于双二极管方程用于表征二极管，因此更常见的是在黑暗中使用双二极管方程。

 

J= J 01 { exp[ q( V−J R s ) kT ]−1 }+ J 02 { exp[ q( V−J R s ) 2kT ]−1 }+ V−J R s R shunt

在光照和黑暗情况下，指数中的 -1 项通常会被忽略，因为这会使分析变得更加容易。

光照下：

 

J= J L − J 01 exp[ q( V+J R s ) kT ]− J 02 exp[ q( V+J R s ) 2kT ]− V+J R s R shunt

黑暗中：

 

J= J 01 exp[ q( V−J R s ) kT ]+ J 02 exp[ q( V−J R s ) 2kT ]+ V−J R s R shunt

黑暗中的双二极管方程如下图所示：

X
1e-141e-08
X
1e-121e-06
X
0.13
X
1001e6

显示双二极管模型的图表。单二极管模型为红色。蓝色曲线添加了理想因子为 2 的第二个二极管。绿色曲线包括 RSERIES 和 RSHUNT 以及双二极管模型的寄生电阻损耗。红色器件包含串联电阻和并联电阻的损耗。单击图表可获取数值数据。

双二极管模型的局限性

在实际的硅器件中，复合分量是载流子浓度的复杂函数。例如，在高效 PERL 太阳能电池中，载流子数量随着施加电压的增加而增加，背面的复合也随着电压的变化而发生巨大变化。在这种情况下，最好通过单个二极管进行分析，但允许理想因子和饱和电流随电压变化。在这种情况下（这在硅器件中很常见），双二极管拟合会产生错误值。