暗电流

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暗电流‌是指在无光照条件下，光电检测器（如光电倍增管、硅光二极管等）或光电元件（如太阳电池、光敏二极管、光导电元件、光电管等）在没有光输入的情况下产生的电流。这种电流也被称为无照电流或反向直流电流。‌

产生原因
暗电流的产生主要有两个原因：

‌1、热噪声‌：这是探测器内部的热运动产生的电流，与温度有关。温度升高会导致暗电流增大。
‌2、漏电流‌：这是由于探测器的结构和材料特性以及偏置电压的影响。漏电流是由于探测器内部的缺陷或载流子的热扩散形成的。


影响和应用
暗电流对光电检测器和光电元件的性能有一定影响。例如，在分光光度计中，暗电流会导致噪声和漂移，影响测量精度。在太阳电池和光敏二极管中，暗电流的大小会影响设备的效率和稳定性。因此，了解和控制暗电流对于优化设备性能至关重要。


光电元件中
暗电流是指器件在反偏压条件下,没有入射光时产生的反向直流电流。(它包括晶体材料表面缺陷形成的泄漏电流和载流子热扩散形成的本征暗电流。)
暗电流起因于热激励产生的电子空穴对,其中耗尽区内产生的热激励是主要的,其次是耗尽区边缘的少数电荷的热扩散,还有界面上产生的热激励。暗电流的产生需要一定的时间,势阱存在时间越长,暗电流也越大。为了减小暗电流,应尽量缩短信号电荷的存储与转移时间,暗电流限制了成象器件的灵敏度与动态范围。
暗电流的大小与温度的关系极为密切,温度每降低10℃,暗电流约减小一半。
光伏电池中
所谓暗电流指的是光伏电池在无光照时，由外电压作用下P-N结内流过的单向电流。
测量暗电流的意义在于表征太阳能电池的整流效应。好的太阳能电池应该有比较高的整流比,也就是正向暗电流比反向暗电流高越多越好。对于太阳能电池而言,暗电流不仅仅包括反向饱和电流,还包括薄层漏电流和体漏电流。

反向饱和电流是指给肖特基势垒加一反偏电压时,外加的电压使它的耗尽层变宽,内建电场变大,电子的电势能增加,P区和N区的多数载流子(P区多为空穴,N区多为电子)就很难越过势垒,因此扩散电流趋近于零,但是由于结电场的增加,使得N区和P区中少数载流子更容易产生漂移运动。在这种情况下,肖特基势垒内的电流由起支配作用的漂移电流决定。漂移电流的方向与扩散电流的方向相反,表现在外电路上有一个流入N区的反向电流,它是由少数载流子的漂移运动形成的。由于少数载流子是由本征激发而产生的,在温度一定的情况下,热激发产生的数量是一定的,电流趋于恒定。太阳能电池片可以分为3层,即薄层(即N区)、耗尽层(即肖特基)、体区(即P区)。对电池片而言,始终是有一些有害的杂质和缺陷的,有些是材料本身就有,也有的是在工艺中形成的,这些有害的杂质和缺陷可以起到复合中心的作用,可以俘获空穴和电子,使它们复合,复合过程始终伴随着载流子的定向移动,必然会有微小的电流产生,这些电流对测试所得的暗电流的值是有贡献的,由薄层贡献的部分称之为薄层漏电流,由体区贡献的部分称之为体漏电流。

测试暗电流主要有两个目的。首先,防止击穿。如果电池片做成组件时,电池片的正负极被接反,或者组件被加上反偏电压时,由于电池片的暗电流过大,电流叠加后会迅速地将电池片击穿,不过这样的情况很少发生,所以测试暗电流在这方面作用不是很大。其次,监控工艺。当电池片工艺流程结束后,可以通过测试暗电流来观察可能出现的工艺问题。