理想二极管方程是半导体中最基本的方程之一，通过推导可以为理解许多半导体（例如光伏器件）提供坚实的背景知识。本节的目标是采用本章前面介绍的概念，并以数学方式导出外部看到的电流-电压特性。实际太阳能电池的运行通常被视为对此处描述的基本理想二极管方程的修改。
许多教科书都介绍了理想二极管方程的推导。这里的处理特别适用于光伏发电，并使用了本章前面介绍的概念。为了简单起见，我们还假设一维推导，但概念可以扩展到二维和三维符号和器件。
本节的是确定电流与电压的函数关系，基本步骤是：
- 求解耗尽区的性质
- 求解准中性区域中的载流子浓度和电流
- 求总电流
本节末尾有一些实际举例。
半导体通常在三种条件下进行分析：
- 热平衡 - 设备处于黑暗中，两端不施加电压。这一步很重要，因为它描述了基本的能带图。
- 稳态 - 向设备施加恒定电压或光强度。
- 暂态 - 设备随时间变化，因此例如需要考虑寄生电容等。由于太阳能电池是稳态器件，我们通常不考虑正常运行下的暂态分析。但有时在表征过程中会使用它。
理想的二极管模型是一维模型。二极管本身是三维的，但 n 型和 p 型区域被假定为无限大，因此特性仅在一维上发生变化。一维模型极大地简化了方程。
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