Corrente escura (física)

A corrente escura, tamén coñecida como corrente sen iluminación, refírese á corrente que circula por un dispositivo fotoeléctrico cando ningunha radiación luminosa o está a excitar. En fotodetectores
A maioría dos fotodetectores como fotodíodos, fototransistores, sensores CCD e fototubos producen unha corrente de sinal que é aproximadamente proporcional á potencia óptica incidente. Non obstante, mesmo en ausencia de entrada de luz, moitas veces hai unha pequena cantidade de corrente continua, que se chama corrente escura. Unha corrente flutuante adicional cun valor medio cero, causada por flutuacións térmicas, normalmente non se denomina corrente escura.
Dependendo do dispositivo fotodetector e das condicións, a corrente escura pode ter magnitudes moi diferentes, ás veces moi por debaixo de 1 nA, noutros casos moitas ordes de magnitude máis.
Para moitas aplicacións, a corrente escura é totalmente insignificante, pero nalgúns casos importa, por exemplo, cando hai que detectar potencias ópticas extremadamente pequenas. Pódese en principio restar a corrente escura do sinal obtido con electrónica analóxica ou con software, pero iso só funciona de forma limitada porque a corrente escura pode depender substancialmente da temperatura, e tamén presenta ruído de disparo.
A causa principal dunha corrente escura adoita ser a emisión termoiónica no fotocátodo. Isto significa a excitación térmica dos electróns. A emisión termoiónica pode ser substancial para materiais de cátodo cunha función de traballo moi baixa, como é necesario para a detección por infravermellos. Tamén é fortemente dependente da temperatura; O funcionamento a baixa temperatura é, polo tanto, unha medida moi eficaz para reducir a corrente escura. A dependencia da tensión de funcionamento é débil.
Nos fotodíodos e outros detectores con algunha unión p–n ou p–i–n, moitas veces é causado pola excitación térmica (xeración) de portadores, non necesariamente desde a banda de valencia ata a condución, pero posiblemente a través de estados de defecto relacionados con impurezas (e nese caso por suposto cunha enerxía de activación menor). A taxa de tales procesos térmicos depende non só da área activa, senón tamén de forma crítica da temperatura e da enerxía de intervalo de banda do material (e posiblemente dos niveis de enerxía dos defectos comúns), e tamén da tensión de operación (especialmente preto da tensión de ruptura, onde pode producirse a ionización por impacto). A altas tensións, tamén pode contribuír o efecto túnel a través da rexión de esgotamento.
Para tensións de operación bastante altas, pode haber un aumento máis pronunciado da corrente escura debido á emisión de campos en varios lugares da lámpada. Isto pode levar a un envellecemento acelerado. Algunha corrente é aportada pola ionización do gas residual, é dicir, debido ao baleiro non perfecto. Este é especialmente o caso dos dispositivos que funcionan con voltaxes máis altas, por exemplo, os fotomultiplicadores. Unha contribución normalmente bastante débil provén da corrente de fuga debido ao illamento eléctrico non perfecto. Tamén é posible que se xere algunha luz non desexada por escintilación, por exemplo cando os electróns golpean o tubo de vidro. Nun nivel xeralmente moi baixo, hai débiles escintileos de luz causados ​​por raios cósmicos e substancias radioactivas, por exemplo no tubo de vidro ou na contorna próxima. . En paneis solares
En Hardware como os paneis solares a orixe da corrente escura lígase coa corrente continua inversa xerada cando a unión PN, a estrutura fundamental dos compoñentes electrónicos comunmente denominados semicondutores, está en condicións de polarización inversa e non hai luz incidente. Xeralmente prodúcese pola difusión de portadores ou defectos na superficie e no interior do dispositivo, así como por impurezas nocivas. O principio da difusión é que na unión PN hai máis electróns na rexión N e máis buratos na rexión P. Debido á diferenza de concentración, os electróns da rexión N difundiranse á rexión P e os buratos a rexión P difundirase á rexión N, aínda que na unión PN o campo eléctrico incorporado é para evitar este tipo de difusión, pero de feito a difusión estivo producíndose todo o tempo, simplemente alcanzando un equilibrio dinámico, que é a formación de difusión actual. Ademais, cando hai defectos na superficie e no interior do dispositivo, o nivel de enerxía do defecto desempeñará o papel dun centro de recombinación, que capturará electróns e buratos para recombinalos ao nivel de enerxía do defecto. Cando os electróns e ocos son capturados no nivel de enerxía do defecto, debido ao movemento dos portadores para formar unha corrente, as mesmas impurezas nocivas tamén desempeñan o papel de centros de recombinación no dispositivo, e a razón é a mesma que a dos defectos. A corrente escura adoita considerarse ao clasificar as obleas de silicio. Se a corrente escura é demasiado grande, pode indicar que a calidade da oblea de silicio non está cualificada. .