暗电流,是
电子工程中的重要概念。它表示在一定的发光电流影响下,光敏晶体管集电极输出电流。在没有
光子通过光感测器(例如
光电倍增管、
光电二极管及感光耦合元件)时,元件上仍然会产生的微小电流。在非光学元件中,暗电流也指逆向偏压时的漏电流,这种现象在所有
二极管中都存在。一般情况下,当IF=0时,
发光二极管不发光,此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流,通常很小。
暗电流(dark current),也称无照电流,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。暗电流的产生与耗尽层中
电子及电洞的随机产生有关,这些电荷产生的
速率与耗尽层特定的
晶体缺陷相关。暗电流
光谱学可以用来检测是否有缺陷存在,通过监控暗电流柱状图峰值随时间的变化来实现。
生理学方面的暗电流,是指在无光照时视网膜
视杆细胞的外段膜上有相当数量的Na离子通道处于开放状态,故Na离子进入细胞内,而内段上的Na泵又将Na
离子泵出细胞外,从而形成一个从内段流向外段的电流,称为暗电流(dark current)。视杆细胞在静息(非光照)状态时,由于胞质内
cGMP浓度很高,所以
感受器细胞外段膜上的钠通道处于开放状态,钠离子流入胞内,形成从视杆细胞外段流向内段的电流,称为暗电流(dark current),这时感受器细胞处于
去极化状态,其突触终末释放
应激性神经递质受体谷氨酸。
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。
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。