Температурный коэффициент напряжения: Стабилитроны и стабисторы полупроводниковые. Метод измерения временной нестабильности напряжения стабилизации – РТС-тендер

Температурный коэффициент, формула и примеры

Словосочетание температурный коэффициент применяется относительно:

• электрического удельного сопротивления (сопротивления). Говорят о температурном коэффициенте электрического сопротивления;
• теплового расширения. Температурный коэффициент теплового расширения;
• существуют и другие узкоспециальные понятия такие как: температурный коэффициент рабочего напряжения лавинного фотодиода; средний температурный коэффициент входного напряжения смещения нуля.

Температурный коэффициент удельного сопротивления

Математически определение температурного коэффициента удельного сопротивления записывается как:

Если применяют средний температурный коэффициент () удельного сопротивления, то определяют его как:

Температурный коэффициент сопротивления

Математически определение температурного коэффициента сопротивления записывается как:

Величина служит характеристикой связи электросопротивления с температурой.

Для большинства металлов температурный коэффициент считают постоянным при температурах . Для чистых металлов температурный коэффициент сопротивления часто принимают равным

Температурный коэффициент линейного расширения

где — начальная длина тела, — увеличение длины тела (удлинение) при росте температуры тела на .

Температурный коэффициент объемного расширения

Температурным коэффициентом объемного расширения тела является физическая величина, которая характеризует относительное изменение объема тела (), которое происходит при нагревании тела на 1 K и неизменном давлении:

Температурный коэффициент рабочего напряжения лавинного фотодиода

Температурным коэффициентом рабочего напряжения лавинного фотодиода называют отношение величины изменения рабочего напряжения (при этом напряжении коэффициент умножения фототока равен исходному) к изменению температуры и рабочему напряжению (при начальной температуре).

Средний температурный коэффициент входного напряжения смещения нуля

Средним температурным коэффициентом входным напряжением нуля называют отношение изменение входного напряжения смещения нуля к разности начальной и конечной температуры. Надо отметить, что изменение температуры вызывает изменение входного напряжения, все остальные макропараметры системы не изменяются.

Единицы измерения

Основной единицей измерения температурного коэффициента в системе СИ является:

Примеры решения задач

Почему источникам питания необходимо время для прогрева?

Почему источникам питания необходимо время для прогрева?

УП-09

Обычно у источников питания существует время прогрева, по истечении которого они должны соответствовать заявленным характеристикам стабильности. С точки зрения функционала, устройство готово к работе с момента включения. Однако если в вашем случае необходим источник питания с высокой стабильностью выходного напряжения, дрейф параметров источника прекратится только по окончании прогрева и достижении так называемого температурного равновесия. Ниже рассказывается о природе данного явления.

Управление источником питания и его регулирование осуществляются путем замера фактического высокого напряжения на выходе при помощи высоковольтного делителя напряжения обратной связи. Сеть делителя состоит из нескольких последовательно подключенных высоковольтных резисторов с высоким импедансом. Одна сторона делителя подключена к выходу высокого напряжения источника питания, а другая сторона — к заземлению через добавочный резистор, производящий низковольтный сигнал, пропорциональный измеряемому высокому напряжению. Как правило, производится сигнал обратной связи напряжением 0–10 В постоянного тока, что соответствует 0–100 % выходного напряжения источника питания.

Цепь делителя чувствительна к колебаниям температуры. Этот параметр называют температурным коэффициентом (ТК) и обычно выражают в миллионных долях (ppm) на градус Цельсия. К примеру, обычным параметром может быть температурный коэффициент 150 ppm/°C. В таком случае значение импеданса резистора будет изменяться на (150/1 000 000) = 0,00015, т. е. 0,015 % на каждый °C изменения температуры делителя в цепи обратной связи. Рассмотрим реальный пример источника питания:

SL50P300 ТК = 100 ppm/°C (100/1 000 000) = 0,0001 или 0,01 %; (0,01 %) (50 кВ) = 5 вольт

Таким образом, на каждый градус Цельсия изменения температуры делителя пропорциональное изменение в выходном напряжении источника питания составляет ≤5 вольт.

Если источник питания не использовался достаточно долгое время, можно предполагать, что его внутренние компоненты имеют комнатную температуру. »Для примера предположим, что температура в помещении составляет 22 °C и не изменяется в течение нашего испытания.

Источник питания включают и устанавливают максимальные параметры напряжения и силы тока. При этом происходят два основных явления:

1. На делителе в цепи обратной связи появляется эффект самонагрева из-за потерь энергии при движении тока обратной связи через резисторы.
2. В источнике питания существуют другие компоненты, вырабатывающие тепло; вследствие этого температура внутри источника питания также начинает расти, что, в свою очередь, приводит к повышению температуры проводника делителя в цепи обратной связи.

Спустя достаточное время в источнике питания устанавливается новое температурное равновесие. Для нашего примера предположим, что новая температура проводника делителя в цепи обратной связи составила 28 °C, то есть изменилась на 6 °C.

Из характеристик устройства, используемого в нашем примере, нам известно, что изменение напряжения делителя в цепи обратной связи ≤ 0,01 % (т. е. ≤ 5 вольт) при изменении температуры на 1 °C. Таким образом, ожидаемое суммарное изменение напряжения составит: (5 вольт/°C) (6 °C) = ≤ 30 вольт

Это значение составляет лишь небольшую часть от максимального выходного напряжения, однако в некоторых сложных областях применения такое изменение напряжения может иметь существенное значение.

За какое время происходят эти изменения? Это зависит главным образом от конструкции самого источника питания. Теплоемкость устройства, показатели отвода внутреннего тепла, поток поступающего в корпус и выходящего из корпуса воздуха, а также, в частности, конструкция умножителя оказывают большое влияние на существующие температурно-временные характеристики. 

Русско-казахский словарь

`
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
-
=
Backspace

Tab
q
w
e
r
t
y
u
i
o
p
[
]
\
Delete

CapsLock
a
s
d
f
g
h
j
k
l
;
‘
Enter

Shift
z
x
c
v

b
n
m
,
.
/

МФА:

син.

Основная словарная статья:

Нашли ошибку? Выделите ее мышью!

Короткая ссылка:

Слово/словосочетание не найдено.

В словаре имеются схожие по написанию слова:

Вы можете добавить слово/фразу в словарь.

Не нашли перевода? Напишите Ваш вопрос в форму ВКонтакте, Вам, скорее всего, помогут:

Правила:

1. Ваш вопрос пишите в самом верхнем поле Ваш комментарий…, выше синей кнопки Отправить. Не задавайте свой вопрос внутри вопросов, созданных другими.
2. Ваш ответ пишите в поле, кликнув по ссылке Комментировать или в поле Написать комментарий…, ниже вопроса.
3. Размещайте только небольшие тексты (в пределах одного предложения).
4. Не размещайте переводы, выполненные системами машинного перевода (Google-переводчик и др.)
5. Не засоряйте форум такими сообщениями, как «привет», «что это» и своими мыслями не требующими перевода.
6. Не пишите отзывы о качестве словаря.
7. Рекламные сообщения будут удалены. Авторы получают бан.

Стабилитрон типа: 2С156Ф

энциклопедия киповца

Стабилитрон
— это
полупроводниковый диод с участком резко
выраженного электрического пробоя при
обратном напряжении, предназначенный
для стабилизации обратного напряжения.

Эффект
стабилизации основан на том, что большое
изменение обратного тока на стабилитроне
вызывает малое изменение напряжения.

Вольтамперная
характеристика и условно-графическое
обозначение:

Основные
параметры стабилитронов:

1)Минимальный
ток стабилизации (I_{ст min})– это
минимальный ток, при котором возникает
пробой.

2)Максимальный
ток стабилизации (I_{ст max}) – это
максимально допустимый ток через
стабилитрон (при большем токе
стабилитрон разрушается).

3)Напряжение
стабилизации (U_ст) – это
напряжение на стабилитроне при
номинальном токе стабилизации

4)Температурный
коэффициент напряжения (ТКН) -
показывает зависимость напряжения
стабилизации от температуры. ТКН=(DU_ст/U_ст)*DT

5)Дифференциальное
(динамическое) сопротивление r_d=DU_ст/DI_ст

6)Статическое
сопротивление R_стат=U_ст/I_ст

7)Коэффициент
качества Q=r_d/R_стат

Качество
стабилизации тем лучше, чем круче идет
кривая обратной ветви вольтамперной
характеристики стабилитрона, т.е. чем
меньше дифференциальное сопротивление и
коэффициент качества. 

На
основе стабилитрона можно построить параметрический стабилизатор напряжения:

Такая
схема используется для построения
маломощных источников стабильного
напряжения.

Рабочей ветвью
вольтамперной характеристики у
стабилитрона является обратная, поэтому
он включается не по направлению тока, а
наоборот.

Стабилитроны широко
используются в искробезопасных барьерах
для ограничения подводимого во
взрывоопасную зону напряжения.

Стабилитроны

3.8.
Стабилитроны

Стабилитрон – это специальный
полупроводниковый диод, при работе которого используется обратная ветвь
вольт-амперной характеристики в режиме электрического пробоя. При значительных
изменениях силы обратного тока через диод напряжение на нем практически не
изменяется (стабильно). Если параллельно стабилитрону подключить нагрузку, то
напряжение на ней тоже не будет изменяться. Стабилитроны изготавливаются из
кремния и называются иногда опорными диодами. У них до наступления пробоя
обратный ток очень мал, а в режиме пробоя сравним с прямым током. На рисунке
3.29 показан вид обратной ветви вольт-амперной характеристики стабилитрона.

Стабилитрон характеризуется следующими основными параметрами: минимальный и
максимальный ток стабилизации, напряжение стабилизации при заданном токе
стабилизации (см. рис. 3.29), дифференциальное сопротивление,
температурный коэффициент напряжения стабилизации, максимальная допустимая
мощность, рассеиваемая в стабилитроне.

Дифференциальное сопротивление – это отношение изменения напряжения
стабилизации к изменению силы тока стабилизации. Изменение тока нужно выбирать
как можно меньше, чтобы можно было указать значение сопротивления для
определенного тока стабилизации. С уменьшением тока стабилизации
дифференциальное сопротивление стабилитрона увеличивается. Минимальное значение
тока стабилизации как раз и определяется допустимым увеличением
дифференциального сопротивления стабилитрона.

Дифференциальное сопротивление стабилитронов составляет единицы и десятки ом.
Для идеального стабилитрона дифференциальное сопротивление равно нулю и рабочую
(обратную) ветвь вольт-амперной характеристики можно аппроксимировать двумя
отрезками прямых. При напряжении, меньшем напряжения стабилизации, ток через
стабилитрон равен нулю. При напряжении, равном напряжению стабилизации,
изменение тока через стабилитрон не приводит к изменению напряжения на нем.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона (сопротивление переменному току) не
следует путать с его статическим сопротивлением (сопротивлением постоянному
току), которое во много раз больше дифференциального.

Максимальный ток стабилизации стабилитрона определяется допустимой
мощностью рассеяния.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) показывает
относительное изменение напряжения стабилизации при изменении температуры на 1
К:

Часто ТКН выражают в процентах.

ТКН стабилизации может быть отрицательным (у
полупроводников с большой концентрацией примесей, малой толщиной перехода, где
пробой происходит за счет туннельного эффекта) и положительным (в
полупроводниках с меньшей концентрацией примесей, большей толщиной

p-n
перехода, где пробой возникает при более высоких напряжениях и является
лавинным). У некоторых стабилитронов  ТКН стабилизации изменяет знак при
изменении величины тока через стабилитрон.

Значение тока через стабилитрон, при котором изменяется знак ТКН
стабилизации, определяет так называемую термостабильную точку стабилитрона.
Знание такой точки важно при проектировании высокостабильных стабилизаторов
постоянного напряжения.

PV Температурный коэффициент мощности

Температурный коэффициент мощности фотогальванических элементов (PV) показывает, насколько сильно выходная мощность массива PV зависит от температуры ячейки, то есть от температуры поверхности массива PV.Это отрицательное число, потому что выходная мощность уменьшается с увеличением температуры элемента. Производители фотоэлектрических модулей обычно указывают этот коэффициент в брошюрах о своей продукции, часто помечая его как температурный коэффициент мощности, температурный коэффициент мощности или макс. температурный коэффициент мощности.

В ноябре 2007 г. мы провели неполный, ненаучный обзор брошюр по продуктам, доступным для некоторых общедоступных фотоэлектрических модулей. В следующей таблице приведены средние значения температурного коэффициента мощности для различных типов фотоэлектрических модулей в нашем обзоре.

Если в брошюре о продукте не указано значение температурного коэффициента мощности, она может содержать график, показывающий нормализованную производительность в зависимости от температуры элемента, как показано ниже. На таком графике наклон линии электропередачи (обозначенной в этом примере как Pmax) представляет собой температурный коэффициент мощности. В этом образце также присутствуют нормализованное напряжение холостого хода и ток короткого замыкания.

В некоторых брошюрах по продуктам не указывается температурный коэффициент мощности, но указывается температурный коэффициент напряжения холостого хода.В этом случае вы можете рассчитать температурный коэффициент мощности, используя приближение, предложенное Даффи и Бекманом (1991):

Если в брошюре не указан температурный коэффициент напряжения холостого хода, но есть график, показывающий вольтамперную характеристику (ВАХ) при различных температурах элемента, как показано ниже, вы можете использовать график для расчета температурного коэффициента напряжения холостого хода. холостое напряжение.

Для этого постройте график зависимости напряжения холостого хода (напряжение в нижней части ВАХ) от температуры элемента и найдите наклон этой линии, как показано ниже. Наклон этой линии представляет собой температурный коэффициент напряжения холостого хода. В этом примере наклон линии составляет -0,124 В/°C.

См. также:

Как HOMER рассчитывает температуру фотоэлектрической ячейки

Как HOMER рассчитывает выходную мощность фотоэлектрической батареи

Фотогальванические панели (PV)

Температурный коэффициент фотогальванического элемента

Температурный коэффициент фотоэлектрического элемента

Здесь, в Учебные пособия по альтернативным источникам энергии , нас много раз спрашивают о соединении фотоэлектрических солнечных панелей вместе последовательно или параллельно для получения большей мощности.Но максимальное напряжение панели или массива, «видимое» контроллером заряда, — это не только номинальное напряжение панели, 12 В, 24 В и т. д., но и комбинация ее напряжения холостого хода, В _OC и ее температурного коэффициента.

Существует ряд факторов, которые могут повлиять на фактическую производительность фотогальванической панели, заставляя ее отличаться от теоретического значения, и одним из них является Температурный коэффициент или, точнее, Температурный коэффициент напряжения холостого хода либо в процентах от V _OC на градус C (%/ ^o C), либо в вольтах на градус C (V/ ^o C).

Очевидно, что существуют и другие факторы, влияющие на характеристики фотоэлектрического модуля (или массива), такие как: фотоэлектрические типы (монокристаллические, поликристаллические), количество солнечного излучения (в м ² ), полное сопротивление подключенной нагрузки (Z) для максимальной мощности

Температурный коэффициент

Температурный коэффициент солнечного элемента представляет собой величину, на которую его выходное напряжение, ток или мощность изменяется из-за физического изменения температурных условий окружающей среды и до того, как массив начал прогреваться.

В частности, коэффициент изменения электрических характеристик, когда температура фотоэлектрической панели (или массива) уменьшается (или увеличивается) на 1 ^o C по сравнению с указанной эталонной температурой STC на 25 ^o C .

Например, Температурный коэффициент 0,25% на ^o C означает, что при каждом изменении температуры на 1 ^o C напряжение, ток или выходная мощность панели будут изменяться на четверть процента.

Таким образом, на каждые 1 90 235 o 90 236 C изменения температуры выше 25 90 235 o 90 236 C (горячее) панель pv временно теряет 0.25% его напряжения. Но в равной степени, на каждые 1 ^{o 90 236 C ниже 25 90 235 o 90 236 C (холоднее) напряжение фотопанели увеличивается на 0,25%. То есть в жаркую погоду ниже V _OC и, следовательно, ниже V _MP , а в холодную погоду выше V _OC и выше V _MP .}

Оценка изменения температуры, при которой работает фотоэлектрическая панель, модуль или массив, помогает определить скорректированные по температуре напряжения от панели. Точные значения температуры будут зависеть от вашего местоположения.

Фотогальванические солнечные панели — это устройства, которые производят электричество постоянного тока прямо пропорционально количеству солнечного излучения, падающего на их поверхность. Следовательно, выходная мощность фотоэлектрической панели может быть рассчитана для различных условий освещения.

Из предыдущих руководств мы знаем, что фотоэлектрическая панель состоит из множества отдельных фотоэлементов, соединенных вместе для получения номинальной выходной мощности, выраженной в ваттах, при полном солнечном свете (1000 Вт/м ² ). Мы также знаем, что несколько фотоэлектрических панелей могут быть соединены вместе, чтобы сформировать фотоэлектрический массив, который может производить больше солнечной выходной мощности, чем одна солнечная панель.

Фотогальванический солнечный элемент вырабатывает ток в диапазоне напряжений от 0 В (короткое замыкание) до максимального напряжения холостого хода при В _OC . Поскольку фотоэлемент не производит выходного напряжения при коротком замыкании, как I _SC x 0 вольт = 0 Вт. Он также не производит никакого выходного тока при разомкнутой цепи, поскольку 0 ампер x V _OC = 0 ватт, максимальная выходная мощность фотоэлемента (или панели) должна иметь место при некоторой комбинации выходного тока и напряжения при полном солнечном свете.

Рассмотрим типичную кривую вольт-амперных характеристик солнечного элемента, как показано ниже.

Кривая вольт-амперной характеристики солнечного элемента

На приведенном выше графике показаны кривые вольт-амперной характеристики (ВАХ) типичного кремниевого фотоэлемента, работающего при нормальных условиях солнечной активности. При разомкнутой фотоэлектрической ячейке, не подключенной к какой-либо нагрузке, ток ячейки (I) будет минимальным (нулевым) значением, но напряжение на ячейке будет максимальным, V _OC .

С другой стороны, когда солнечный элемент закорочен, то есть положительный и отрицательный выводы соединены вместе, напряжение (В) на элементе будет минимальным (нулем), но ток, протекающий через элемент, будет в своем максимуме, I _SC

Но интересующий нас здесь параметр – это напряжение холостого хода ячеек, V _OC , так как это максимальное напряжение, генерируемое фотоэлементом, панелью, модулем или массива при воздействии солнечного света без нагрузки или при подключении очень легкого контроллера, аккумулятора или нагрузки инвертора. Поскольку напряжение фотоэлемента напрямую зависит от его рабочей температуры.

Температурный коэффициент напряжения холостого хода

Электрические рабочие характеристики конкретной фотогальванической панели или модуля, указанные производителем, при работе панели при температуре окружающей среды 25 ^o C. Но напряжение холостого хода панели pv будет увеличиваться по мере снижения температуры панелей. В результате могут возникнуть условия перенапряжения, когда несколько панелей соединены вместе в последовательную цепочку, что может привести к повреждению любых подключенных контроллеров заряда или инверторов.

Поскольку температура оказывает значительное влияние на выходную мощность фотогальванической панели, производители указывают параметр «температурный коэффициент» для каждой панели, который показывает процент изменения напряжения (или милливольт изменения напряжения) на 1 ^o C изменения температуры панели выше или ниже стандартного рейтинга 25 ^o C.

Несмотря на то, что контроллеры заряда являются жизненно важными компонентами любой автономной или аккумуляторной фотоэлектрической системы, поскольку они предотвращают перезарядку аккумуляторов модулями или массивами фотоэлектрических панелей и в то же время оптимизация зарядного тока, но существует ограничение на максимальное входное напряжение, которое может быть применено.

Обратите внимание на приведенную ниже этикетку монокристаллической солнечной панели Renogy 100 Вт, 12 В.

Характеристическая кривая солнечного элемента IV

При стандартных STC (стандартных условиях испытаний) при температуре фотоэлемента (T) 25 ^o C, освещенности 1000 Вт/м ² и воздушной массе 1,5 (AM = 1,5), солнечная панель будет производить максимальную, но непрерывную выходную мощность (P _MAX ) 100 Вт.

Эти 100 Вт выходной мощности фотоэлектрической панели являются произведением ее максимального напряжения и тока в точке питания, то есть: P = V x I. На этикетке Renogy указано, что V _MP = 16,0 вольт, а I _MP = 6,25 ампер.

Таким образом, 16,0 х 6,25 = 100 Вт.

Маркировка Renogy также сообщает нам, что напряжение разомкнутой цепи, V _OC , будет составлять 20,0 В, когда клеммы панели находятся в состоянии разомкнутой цепи без нагрузки, что примерно на 4,0 В выше, чем его значение V _MP .

Но что более интересно, он также сообщает нам, что температурный коэффициент панели pv составляет: -0,30% на ^o C V _OC .

Хотя на этикетке с электрическими характеристиками панели не указан диапазон рабочих температур, большинство стандартных панелей от хорошего производителя легко могут работать при температурах от -40 ^o C до +85 ^o C (от -40 до 185 ^или F).

Ясно -40 ^o C — это арктические условия, но допустим, что самая холодная температура для данного места опускается до -40 ^o C (-40 ^o F), хотя бы для нескольких ясных солнечных дней. Каким будет максимальное выходное напряжение панели при такой более низкой температуре. (Вы можете найти максимальные низкие и высокие температуры в вашем регионе в Интернете.)

• В _OC панели Renogy PV выше в STC (25 ^o C) задается как: 20 В
• Разница температур между STC и минимальное значение температуры = 25 90 235 o 90 236 C – (-40 90 235 o 90 236 C) = 90 380 65 90 235 o 90 236 C 90 381 90 382 90 375 Спецификация температурного коэффициента фотопанели дается как: 0.30 % на ^o C от V _OC
• Если V _OC = 20 В, то (20/100) x 0,3 % = 0,06 вольта изменение на 1 градус изменения температуры
• Увеличение V

  6 OC при этой температуре -40 ^o C равно: 65 ^o C x 0,06 = 3,9 вольта

• Таким образом, значение напряжения панели V _{o C} при нашей температуре -40 ^o C будет 20В + 3,80 = 9030В 23,9 В
• То есть: 20 x [1 + ((-65/100) x -0,3)] = 23,9 В

Таким образом, хотя эта солнечная панель Renogy 100 Вт упоминается и продается как панель на 12 В, ее V _{Значение MP} равно 16. 0 вольт, его значение V _OC в STC составляет 20,0 вольт, но его значение при экстремально низких погодных условиях составляет 23,9 вольт, что примерно на 3,9 вольт выше, чем его номинальное значение V _OC , и вдвое превышает его стандартное значение 12 вольт, как показано.

Кривые напряжения фотоэлектрических панелей

Таким образом, мы можем видеть, что напряжение холостого хода фотоэлектрических панелей будет увеличиваться по мере снижения температуры окружающей среды, исходя из стандартной эталонной температуры 25 ^o C STC.

Верно и обратное: V _OC будет уменьшаться при повышении температуры окружающей среды.Например при максимальной рабочей температуре +85 ^o C, V _OC = 16,4 вольта. Диапазон напряжения 7,5 В (23,9 – 16,4) в диапазоне рабочих температур фотоэлектрических панелей.

Тогда, несмотря на то, что выходной ток панелей будет немного меняться в зависимости от температуры окружающей среды, нас интересуют экстремальные значения напряжения, поскольку именно они определяют количество фотоэлектрических панелей в ряду в зависимости от модели контроллера заряда ( или инвертор).

Например, предположим, что у нас есть контроллер заряда с максимальным входным напряжением массива 110 В постоянного тока.Сначала вы можете подумать, что можете использовать 12-вольтовые панели серии 9, так как 12 x 9 = 108 вольт. Или, взглянув на значения панелей V _OC , указанные как 20 вольт, вы можете использовать панели 5 серий на строку как 20 x 5 = 100 вольт. Но это может быть и не так, так что давайте разберемся подробнее.

Максимальное количество вышеперечисленных панелей Renogy PV, которое мы можем использовать в одной последовательной цепочке, исходя из максимального входного напряжения 110 В контроллера заряда, будет:

Три серии панелей на цепочку: V _OC(MAX) = 23 .9 В x 3 = 71,7 В = в норме и в пределах 110 В

Четыре панели серии на группу: V _OC(MAX) = 23,9 В x 4 = 95,6 В = в норме и в пределах 110 В

Пять серий панелей в цепочке: V _OC(MAX) = 23,9 В x 5 = 119,5 В = Не в порядке, слишком высокое напряжение

Тогда ясно, используя наш пример Renogy 100 Вт, 12 В фотоэлектрическая панель сверху, четыре панелей на строку серии — это максимум, который мы могли бы использовать для данного контроллера заряда, а температурный коэффициент равен 0. 3%/ ^o C. Таким образом, как минимум V _MP , так и максимум V _OC определяют «окно напряжения», в пределах которого может работать контроллер заряда (или инвертор). В нашем простом примере это от 16 до 23,9 = 7,9 вольт на панель.

Затем, решите ли вы сначала купить конкретный контроллер заряда (или инвертор), а затем рассчитать необходимое количество панелей, используя напряжения с поправкой на температуру из массива, или рассчитать максимальное напряжение холостого хода всех подключенных панелей, используя их температурный коэффициент для данной площади подкровельного пространства и поиск подходящего контроллера, соответствующего напряжению.Знание минимально возможной температуры и регулировка значения V _OC панели предотвратит повреждение подключенного контроллера заряда или инвертора любыми неожиданно высокими напряжениями массива постоянного тока.

Краткий обзор учебного пособия

Здесь мы увидели, что электрические характеристики и информация, указанные на этикетке или паспортной табличке любой фотогальванической панели, относятся к ее характеристикам в стандартных условиях испытаний (STC). То есть солнечная инсоляция 1000 Вт на квадратный метр и температура ячейки 25 90 235 o 90 236 C (77 90 235 o 90 236 F).К сожалению, как и во многих других случаях, эти стандартные условия не являются типичными для реальных условий, в которых ваша панель должна выдерживать, когда она прикреплена к вашей крыше или во дворе.

Как правило, только три рабочих значения, указанные на этикетке или заводской табличке с характеристиками IV солнечного элемента, это его ток короткого замыкания, I _SC , когда V = 0, его напряжение холостого хода, V _OC , когда I = 0, и его точка максимальной мощности, P _MPP для значений I _MPP и V _MPP .Но надо учитывать и температурные коэффициенты напряжения и тока при его экстремальных условиях.

Выходное напряжение фотоэлектрической панели напрямую зависит от ее рабочей температуры. По мере того, как температура панелей увеличивается или уменьшается, меняется и напряжение на их клеммах для данной ситуации нагрузки. Спецификация, наиболее часто используемая в сочетании с напряжением холостого хода для расчета максимального рабочего напряжения системы, — это ее температурный коэффициент.

Применение значений температурного коэффициента панелей позволяет нам рассчитать максимально возможное процентное изменение, которое панель может обеспечить, исходя из самой низкой исторической температуры окружающей среды для данного местоположения, и, как мы видели, это может почти удвоить ожидаемое напряжение.

Температурный коэффициент конкретной фотоэлектрической панели или модуля не ограничивается только напряжением холостого хода V _OC , но также может использоваться для перевода номинального тока и мощности из одной температуры в другую. Однако, поскольку температурный коэффициент для тока, как правило, намного меньше, чем для напряжения, 0,04%/ ^o C из нашего примера, влияние изменения температуры на ток очень мало.

Тем не менее, расчет температурного коэффициента напряжения холостого хода является одним из способов определения абсолютного максимального напряжения в вашей местности при самой низкой возможной годовой температуре и позволяет рассчитать снижение напряжения панели или массива при экстремальных температурах.

Расчет температурного коэффициента (Temp | Максимальное интегрированное значение)

Аннотация: Основная цель эталонного напряжения (V _REF ) — установить точность системы. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), например, использует опорное напряжение для установки полного входного уровня. Следующее обсуждение объясняет, как компромисс между начальной точностью и температурным коэффициентом (tempco) может расширить ваш выбор источников опорного напряжения, удовлетворяя заданным требованиям к точности системы.Представленные расчеты точно определяют темп, необходимый для данного значения начальной точности, и наоборот.

Любое типичное приложение АЦП определяет диапазон аналоговых напряжений, которые должны быть оцифрованы АЦП. Чтобы соответствовать стандартному диапазону входного напряжения, эти аналоговые сигналы, как правило, должны подвергаться фильтрации сглаживания, буферизации и, возможно, масштабированию по амплитуде. Среди типичных значений полной шкалы, указанных для входа АЦП, 2,048 В и 4,096 В, очевидно, полезны в цифровой системе, поскольку они обеспечивают целое число милливольт для значения бита. Например, 12-разрядный АЦП с полным входным напряжением 4,096 В дает битовые значения 4,096 / (2 ¹² = 4096) = 1 мВ. 8-разрядный АЦП в той же системе имеет «зернистость» 4,096/(2 ⁸ = 256) = 16 мВ/бит.

Мы предполагаем, что цифровая система требует от АЦП полного разрешения — выход достаточно правильный и реагирует даже на изменение входного сигнала на 1 младший бит. Как следствие, мы утверждаем, что общая допустимая ошибка преобразования составляет 0,5 LSB. Чтобы упростить обсуждение, мы предполагаем, что это идеальный АЦП с ошибками, вносимыми только эталоном.Таким образом, ошибка в наихудшем случае, допустимая для V _REF , составляет 0,5 LSB (8 мВ для 8-разрядного АЦП).

Начальная точность

Чтобы зафиксировать граничные условия, мы разделяем переменные и временно допускаем вероятность того, что V _REF имеет tempco, равную нулю, тем самым предполагая, что вся его ошибка исходит из его начальной точности. Обратите внимание, что 0,5 LSB (8 мВ для 8-разрядного АЦП) погрешности на выходе 4,096 В представляет собой погрешность 0,195 %, и эталонная погрешность при нулевом темпе с такой точностью может иметь потенциальную погрешность, равную 0. 195% при любой температуре.

Темпко

Чтобы снова рассмотреть граничные условия, предположим на данный момент, что у нас есть V _REF с нулевой начальной ошибкой при +25°C (где большинство эталонов напряжения откалиброваны). Таким образом, вся его ошибка должна исходить от его tempco, который может вызвать ошибку не более чем на 0,5 LSB выше или ниже 4,096 В при экстремальных рабочих температурах. Другими словами, значение tempco V _REF для 8-разрядного АЦП не должно вызывать погрешность не более 8 мВ при максимальной рабочей температуре от +25°C, как в горячем, так и в холодном состоянии.

Фактический V _REF демонстрирует как ошибки начальной точности, так и ошибки темпа, поэтому мы используем следующий подход:

• Определите диапазон рабочих температур V _REF .
• Обратите внимание на экстремальные температуры, максимально далекие от +25°C.
• Основывайте все расчеты на этой крайности.
• Определите опорное выходное напряжение (V _REF ).
• Рассчитайте 0,5 LSB в процентах от полной шкалы, что является общей точностью для партии с нулевым темпом.Ошибка в 8 мВ при опорном напряжении 4,096 В, например, составляет 0,195% от полной шкалы.
• Рассчитайте допустимую температуру для наихудшего случая в ppm/°C, предполагая абсолютно точную часть с нулевым допуском при +25°C.
• Найдите подходящие решения, используя метод, показанный ниже.

В качестве примера мы предполагаем диапазон рабочих температур от 0°C до +70°C и повышение температуры внутри корпуса на 10°C, что дает максимальную температуру V _REF +80°C. (Минимальная температура V _REF является минимальной рабочей температурой 0°C.) A V _REF температура +80°C на 55°C выше, чем +25°C, а 0°C всего на 25°C ниже +25°C, поэтому в данном примере нас интересует экстремально высокая температура. Для максимально допустимой ошибки (0,195 %) значение tempco (при нулевой погрешности при 25 °C) составляет 0,195 % / 55 = 0,00355 % = 35,5 частей на миллион/°C. (См. обсуждение ниже для напоминания о том, почему мы конвертируем из процентов в ppm.)

Рисунок 1 изображает эту ситуацию графически. Фактическое опорное напряжение, которое как раз соответствует упомянутым выше требованиям, представлено любой из нескольких линий, сходящихся в точке наихудшего случая в правом верхнем углу.

Рис. 1. На этом графике показаны допустимые температурные коэффициенты для изменения опорного напряжения на 1 младший разряд на градус отклонения от комнатной температуры.

Наихудшая характеристика по температуре для данного V _REF может быть представлена ​​линией, проходящей через точку +80°C, 8 мВ (относительно 4,096 В). Используйте формулу для линии (y = mx+b) с переменными, определенными следующим образом:

y = ошибка (%)
m = tempco (%/°C)
x = разница температур от +25°C
b = начальная точность при +25°C

Обратите внимание, что температурный коэффициент в этих формулах выражается в %/°C. Этот формат предоставляет единицы измерения, соответствующие ошибке (e), которую мы выражаем в %. Часто температурные коэффициенты настолько малы, что их легче выразить в частях на миллион (ppm). Единица измерения «ppm» в 10 000 раз меньше, чем единица «%» — «%» означает «части на 100» — и отношение 100 к 1 000 000 составляет 10 000. Для удобства мы можем переименовать переменные следующим образом:

y становится e
m становится T _C
x становится T
b становится A

Таким образом,

e = T _C (T) + A

Решение для начальной точности (A) делает это уравнение более полезным: решение для tempco (T _C ):

T _C = (e — A) / T

Для V _REF в нашем примере все строки определяют различные комбинации A и T _C должен пройти через точку максимальной ошибки (55°C, 0.195%):

0,195 = T _C (55) + A

Теперь вы можете оценить V _REF , вставив его температуру (выраженную в %/°C) и рассчитав требуемую точность. В качестве альтернативы вы можете выбрать заданную точность и использовать вторую формулу для расчета максимально допустимого темпа.

Например, начальная точность опорного сигнала MAX6043BAUT41 составляет 0,1 %, что составляет примерно половину от 0,195 %. Его температура составляет 25 частей на миллион/°C. Чтобы определить, приемлем ли этот темп, подставьте эту точность во вторую формулу, чтобы получить допустимый темп: C
= 17,3 ppm/°C

Таким образом, температура 25 ppm для этой детали неприемлема, поскольку требуется 17,3 ppm или лучше. К счастью, версия класса A (MAX6043AAUT41) имеет временную погрешность всего 15 частей на миллион/°C, а ее начальная точность также лучше (0,0.06%). Производители, такие как Maxim, предлагают широкий диапазон эталонов напряжения с начальной точностью от 2% до 0,02%, а также температурными коэффициентами от 150 ppm до 1 ppm.

Заключение

На точность опорного напряжения влияют многие факторы, в том числе регулировка нагрузки, регулировка линии, температурный гистерезис и долговременный дрейф (также известный как стабильность). Эти эффекты, как правило, вторичны, но их следует учитывать, когда эталон, выбранный с помощью основного метода (описанного выше), является лишь незначительно приемлемым.Чтобы ознакомиться с несколькими превосходными указаниями по применению, которые охватывают не только эти эффекты, но также плюсы и минусы доступных технологий опорного напряжения, перейдите в раздел Источники опорного напряжения.

Аналогичная статья появилась на веб-сайте Planet Analog в марте 2006 г. Если температурные коэффициенты напряжения холостого хода указаны в инструкциях для перечисленных фотоэлектрических модулей, они должны использоваться для расчета максимального напряжения фотоэлектрической системы в соответствии с требованиями 110.3(B) вместо использования Таблицы 690.7». Это дополнение было сделано потому, что Таблица 690.7 очень консервативна, а температурный коэффициент обеспечит более точное увеличение напряжения.

Ниже приведен расчет максимального напряжения с температурными коэффициентами напряжения холостого хода. Как бы сложно это ни казалось, это довольно легко, если вы сделали это несколько раз. Давайте посмотрим, как это работает:

Максимальное входное напряжение инвертора с температурным коэффициентом в процентах от расчета VOC:
(STC temp – low temp) x температурный коэффициент % VOC x VOC + VOC = VMax
Максимальное напряжение инвертора / VMax = Максимальное количество модулей в последовательной строке

Справа я устанавливаю Sunny Boy 3000-US вместе с коллегой из GRID Alternatives.

Например:
Рекордно низкая температура: -10ºC
Температурный коэффициент (VOC): – (0,30) %/ºC
Напряжение холостого хода модуля (VOC): 39,4 В
Максимальное входное напряжение инвертора: 600 В

Температура STC составляет 25ºC. Эту температуру необходимо вычесть из рекордно низкой температуры в месте расположения массива -10 градусов следующим образом:

25 – (-10) = разница 35º.

Умножьте разницу в 35º на температурный коэффициент ЛОС (я использовал положительное значение для упрощения расчета, хотя вы получите тот же результат), затем умножьте на ЛОС модуля:

35 х 0. 0030 = 0,105
0,105 х 39,4 В = 4,137 В

Вот на сколько вольт повысится каждый модуль из-за рекордно низких температур. Добавьте увеличение напряжения к модулю VOC. Затем разделите максимальное входное напряжение инвертора на это число. Это даст вам максимальное количество модулей, которые могут быть подключены в последовательной цепочке на этот инвертор и в определенном месте.

4,137 В + 39,4 В = 43,537 VMax
600 В / 43,537 = 13,7 (округлить до целого числа в меньшую сторону)

Максимальное количество модулей в этой серии — 13.Последовательная цепочка из 14 аккумуляторов потенциально может производить более 600 В при рекордно низких температурах.

Наконец, количество последовательно соединенных модулей, умноженное на VMax, равно максимальному напряжению вашей системы.

13 x 43,54 В = 566 Максимальное напряжение системы

Voilà, мы определили максимальное фотоэлектрическое напряжение для нашей примерной системы и можем обеспечить правильную конструкцию системы, не опасаясь перенапряжения для инвертора.

Температурный коэффициент смещения – обзор

§6.4.3 Компенсация температурного коэффициента смещения

Для некоторых применений необходимо компенсировать не только напряжение смещения, но и температурный коэффициент напряжения смещения, чтобы напряжение смещения оставалось небольшим в большом диапазоне температур.

Как обсуждалось в §6.4.2, напряжение смещения может быть компенсировано либо параллельной, либо последовательной схемой компенсации, но TCO , вызванные этими двумя схемами компенсации, имеют противоположные направления.Следовательно, вполне возможно, что если напряжение смещения пьезорезистивного моста Уитстона компенсируется частично параллельной компенсацией и частично последовательной компенсацией, как показано на рис. 6.13, и тщательно подобранным соотношением, результирующий температурный коэффициент смещения может быть уравновешен. .

Рис. 6.13. Компенсация ТСО последовательно-параллельной компенсацией

Согласно рис. 30)RS+RB=(1+β)RBRPRP+(1+β)RB

и

(6.31)14RSRBαb=14(1+β)RBRPαb

Из уравнения (6.31), имеем:

(6.32)RSRp=(1+β)RB2

Из уравнений. (6.32) и (6.30), находим:

(6.33)RS=RB(1+β−1)≅β2RB

и

(6.34)RP=(1+β)(1+β+1) βRB≅2RBβ

Как упоминалось в §6.4.1, напряжение смещения может также быть вызвано остаточным напряжением, возникающим из-за несоответствия теплового расширения между кремнием и упаковочными материалами.Этот фактор также влияет на TCO . Если остаточное напряжение играет важную роль в TCO , результаты, приведенные в уравнениях. (6.33) и (6.34) уже недействительны. Другой источник проблем заключается в том, что температурный коэффициент дискретных резисторов, используемых для компенсации, не является ни пренебрежимо малым, ни постоянным. В этих случаях приведенное выше обсуждение дает полезное эмпирическое правило: TCO движется в положительном направлении, если параллельное сопротивление уменьшается (или если последовательное сопротивление увеличивается), и наоборот. Точная компенсация напряжения смещения и TCO должна быть найдена экспериментальным путем с использованием этого руководства.

Если смещение, вызванное упаковкой, незначительно, можно использовать очень эффективный метод компенсации. В этом методе используются встроенные последовательные резисторы для грубой компенсации и внешний дискретный резистор, подключенный к небольшому участку встроенного резистора параллельно для точной настройки. Схема иллюстрируется рис. 6.14.

Рис. 6.14. Компенсация TCO с помощью частично параллельного сопротивления

С помощью внутренней последовательной компенсации β может быть меньше 0.005, а α + β может составлять около 0,005. Если внешний резистор R _P выбран для точной настройки напряжения смещения до нуля, R _P определяется как:

RP(α+β)RBRP+(α+β)RB= αRB

После компенсации TCO моста получается:

TCO=−αβ4(α+β)(αb−αd)VS

максимальная TCO , появляющаяся для условия α = β, составляет:

(6,35)TCOmax=−k16(αb−αd)VS

Когда α _b – α _{d d 10 ⁻³ /° C , k  = α + β = 0. 005 и В S = 5 В , имеем TCO max = 3,1 мк В / ° C . Ясно, что он значительно сократился.}

Коэффициент напряжения при высоком напряжении

Коэффициент напряжения при высоком напряжении

Эван Майерхофф

Высоковольтное соединение, Inc.

Параметр, часто упускаемый из виду, — это коэффициент напряжения (VC). Это может быть связано с тем, что для большинства применений компонентов влияние напряжения на электрические характеристики компонента очень мало.Таким образом, мы обычно склонны пренебрегать этим параметром и можем пренебречь его учетом, когда на деталь подается высокое напряжение. В этих условиях последствия могут быть значительными. Вот несколько примеров влияния высокого приложенного напряжения на характеристики компонентов:

Конденсаторы

Емкость некоторых типов керамических конденсаторов может существенно уменьшиться при приложении полного приложенного напряжения. Например, типы Z5U и Y5V могут уменьшаться на 50 % при приложении полного напряжения.

Резисторы

Когда на резистор подается напряжение, его значение обычно уменьшается нелинейным образом. Когда мы впервые изучили закон Ома, мы сделали предположение, что сопротивление постоянно при приложенном напряжении. Это было очень хорошее предположение. Однако при подаче высокого напряжения изменения сопротивления может быть достаточно, чтобы привести к значимой ошибке. Например, некоторые прецизионные высоковольтные резисторы имеют коэффициент напряжения 1 ppm/В, что на первый взгляд кажется достаточно малым, чтобы им можно было пренебречь.(Некоторые производители высоковольтных резисторов даже рекламируют это как отличное значение.) Быстрый расчет показывает обратное. Скажем, при напряжении 20 000 вольт на резисторе эффект VC вызывал изменение значения сопротивления на 2%, что является довольно существенной ошибкой линейности, когда требуется точное измерение. Таким образом, измерения сопротивления компонента при низком приложенном напряжении недостаточно, когда требуется хорошая точность и линейность. Одним из способов борьбы с влиянием коэффициента напряжения является последовательное использование нескольких резисторов, тем самым уменьшая влияние на каждый резистор и всю цепочку сопротивлений в целом.

Приведенное выше обсуждение относится к реальным резисторам, предназначенным для работы с высокими напряжениями. Паразитное сопротивление изоляторов также может влиять на цепь. Например, изолятор может быть источником тока утечки. Коэффициент напряжения такого паразитного сопротивления может быть на порядки хуже, чем у реального резистора, и в некоторых прецизионных приложениях может иметь существенное неблагоприятное влияние на работу схемы.

ВК ТК

Другим, возможно, более тонким эффектом приложенного напряжения является изменение температурного коэффициента резистора (TC).Это важный вопрос, когда вы имеете дело с температурной компенсацией. Если вы хотите добиться наилучших характеристик делителя напряжения, вы можете измерить TC верхнего и нижнего резисторов, а затем согласовать резисторы. Если измерения проводятся только при низком напряжении, в результатах может быть ошибка. Когда впоследствии на верхний резистор подается высокое напряжение, ТС может отличаться от измеренного. Таким образом, производительность делителя напряжения будет не такой хорошей, как вы могли бы ожидать.

Электрическое поле

Аналогичным образом приложенное электрическое поле в среде с высоким напряжением может влиять на характеристики компонентов, иногда необратимо. Постоянное изменение может происходить при физическом движении молекул в компоненте или при поляризации, вызванной наличием сильного электрического поля. Иногда также может происходить химическая реакция из-за электрического поля или с его помощью. Это может произойти, если компонент не был полностью пассивирован или герметик не полностью отвердел.Это еще одна причина убедиться в том, что используются высококачественные компоненты, а герметики прошли процесс отверждения до того, как будет подано напряжение.

Контактная информация

Эван Майерхофф

Разработка приложений

Высоковольтное соединение, Inc.

516-466-9379

www.highvoltageconnection.com

evan@highvoltageconnection.ком

© 2007 High Voltage Connection, Inc.

Влияние температуры | PVEducation

Как и все другие полупроводниковые устройства, солнечные элементы чувствительны к температуре. Повышение температуры уменьшает ширину запрещенной зоны полупроводника, тем самым влияя на большинство параметров полупроводникового материала. Уменьшение ширины запрещенной зоны полупроводника с ростом температуры можно рассматривать как увеличение энергии электронов в материале.Следовательно, для разрыва связи требуется меньшая энергия. В модели связи запрещенной зоны полупроводника уменьшение энергии связи также уменьшает ширину запрещенной зоны. Следовательно, повышение температуры уменьшает ширину запрещенной зоны.

В солнечном элементе параметром, на который больше всего влияет повышение температуры, является напряжение холостого хода. Влияние повышения температуры показано на рисунке ниже.

Влияние температуры на ВАХ солнечного элемента.

Напряжение холостого хода уменьшается с температурой из-за температурной зависимости I ₀ .Уравнение для I ₀ с одной стороны перехода p-n имеет вид;

где:
q — заряд электрона, указанный на странице констант;
А – площадь;
D — коэффициент диффузии неосновных носителей заряда, указанный для кремния в зависимости от легирования на странице параметров кремниевых материалов;
L — длина диффузии неосновных носителей заряда;
N _D – легирующая; а
n _i — собственная концентрация носителей, указанная для кремния на странице параметров кремниевых материалов.

В приведенном выше уравнении многие параметры имеют некоторую температурную зависимость, но наиболее значительный эффект обусловлен собственной концентрацией носителей, n _i . Концентрация собственных носителей зависит от энергии запрещенной зоны (более низкая ширина запрещенной зоны дает более высокую концентрацию собственных носителей) и от энергии, которой обладают носители (более высокие температуры дают более высокие концентрации собственных носителей). Уравнение для собственной концентрации носителей:

где:
T – температура;
h и k — константы, указанные на странице констант;
m _e и m _h — эффективные массы электронов и дырок соответственно;
E _GO — ширина запрещенной зоны, линейно экстраполированная к абсолютному нулю; а
В — константа, практически не зависящая от температуры.

Подставляя эти уравнения обратно в выражение для I ₀ и предполагая, что температурными зависимостями других параметров можно пренебречь, получаем;

, где B’ — постоянная, не зависящая от температуры. Константа γ используется вместо числа 3, чтобы учесть возможные температурные зависимости других параметров материала. Для кремниевых солнечных элементов при температуре, близкой к комнатной, I ₀ примерно удваивается при повышении температуры на каждые 10 °C.

В

_ОС

Влияние I ₀ на напряжение холостого хода можно рассчитать, подставив уравнение для I ₀ в уравнение для V _oc , как показано ниже;

где E _G0 = qV _G0 . Предполагая, что dV _oc /dT не зависит от dI _sc /dT, dV _oc /dT можно найти как;

Приведенное выше уравнение показывает, что температурная чувствительность солнечного элемента зависит от напряжения холостого хода солнечного элемента, при этом солнечные элементы с более высоким напряжением менее подвержены влиянию температуры.Для кремния E _G0 равно 1,2, а использование γ в качестве 3 дает снижение напряжения холостого хода примерно на 2,2 мВ/°C;

Альтернативный подход к определению V _OC в зависимости от температуры основан на изменении n _i в зависимости от температуры. Мы видели, что:

$$V_{OC}=\frac{n k T}{q} \ln \left(\frac{I_{L}}{I_{0}}+1\right)$$

I _L имеет очень небольшое изменение температуры по сравнению с I ₀ , поэтому изменения I _L можно игнорировать.4 \right ]- \left(\frac{13768}{T_1} \right)  -4   \right \} — \frac{V_{OC}}{T_1}$$

Обычно T_1 составляет 300 K (близко к 25 °C), что дает результат:

$$\frac{dV_{oc}}{dT} = -0,0043 + \frac{V_{oc1}}{300}$$

, где dV _OC /dT выражено в В/°C.

Результат предыдущего уравнения предполагает, что изменения V _OC в зависимости от температуры полностью обусловлены изменениями собственной концентрации носителей, n _i . В действительности время жизни носителей, изменение коэффициента диффузии и т. д.также с температурой. График ниже показывает зарегистрированное изменение температуры фотоэлектрических модулей в базе данных модулей Калифорнийской электрической комиссии в зависимости от ячейки V _OC . Результат только от изменения ni близок к среднему по набору модулей. По-видимому, систематического отклонения от предсказанных значений не наблюдается, что указывает на то, что вариация, скорее всего, является экспериментальной ошибкой, а не изменениями в клеточной технологии. Значения также сообщаются производителями модулей.

Изменение Voc в зависимости от температуры, указанное в базе данных модуля CEC, по сравнению с прогнозом изменения n _и в зависимости от температуры.

I

_СК

Ток короткого замыкания, I _sc , немного увеличивается с температурой, поскольку ширина запрещенной зоны E _G уменьшается, и большее количество фотонов имеет достаточно энергии для создания пар e-h. Однако это небольшой эффект, и температурная зависимость тока короткого замыкания от кремниевого солнечного элемента типична;

или 0.06% на °C для кремния.

Изменение I _SC в зависимости от температуры больше зависит от конструкции ячейки, чем от свойств полупроводникового материала. Ячейка с более низкими характеристиками с небольшим улавливанием света и плохими характеристиками на длинных волнах вблизи границы диапазона будет иметь очень небольшое изменение I _SC в зависимости от температуры. И наоборот, клетка с высоким откликом вблизи края полосы увидит гораздо большее изменение ISC с температурой. В любом случае изменение I _SC в зависимости от температуры меньше, чем изменение V _OC .

Температурная зависимость FF для кремния аппроксимируется следующим уравнением;

Влияние температуры на максимальную выходную мощность, P _m , составляет;

или от 0,4% до 0,5% на °C для кремния.

300 K или 25 °C ?

Большая часть моделей полупроводников выполняется при температуре 300 К, поскольку она близка к комнатной температуре и является удобным числом. Тем не менее, солнечные элементы обычно измеряются почти на 2 градуса ниже при 25 ° C (298.15 К). В большинстве случаев разница незначительна (всего 4 мВ V _oc ), и обе температуры относят к комнатной температуре. Иногда смоделированные результаты необходимо скорректировать, чтобы они соответствовали измеренным результатам.

Температура — Калькулятор концентрации собственных носителей

Температура, Т (К)

Концентрация внутреннего носителя, n _и : 8,59e9 см ^-3

При 300 К n _i = 1,01 x 10 ¹⁰ см ^-3 и кТл/q = 25.852 мВ
При 25 °C (298,15 K), n _i = 8,6 x 10 ⁹ см ^-3 и kT/q = 25,693 мВ

Измерение эффективности солнечных батарей в Антарктиде. Солнечные батареи любят холодную солнечную среду. (Фото Энтони Шинкеля)

.