15 O que é eficiência quântica?
Passo 1
O enunciado pergunta o que é eficiência quântica, um conceito usado em dispositivos optoeletrônicos para medir a capacidade de converter fótons em portadores de carga. Vamos precisar entender a definição, as variantes interna e externa, e como ela se relaciona com outras grandezas.
Passo 2
Eficiência quântica (η) é a razão entre o número de portadores de carga (elétrons ou lacunas) coletados por um dispositivo e o número de fótons incidentes. Em outras palavras, ela diz quantos elétrons úteis você obtém a partir de cada fóton que chega.
Existem duas versões principais: interna e externa. A eficiência quântica interna (IQE) considera apenas os fótons que realmente entram no dispositivo, desprezando perdas de reflexão e absorção superficial. Já a eficiência quântica externa (EQE) leva em conta todos os fótons que incidem de fora, incluindo aqueles refletidos ou perdidos antes de gerar portadores.
Existem duas versões principais: interna e externa. A eficiência quântica interna (IQE) considera apenas os fótons que realmente entram no dispositivo, desprezando perdas de reflexão e absorção superficial. Já a eficiência quântica externa (EQE) leva em conta todos os fótons que incidem de fora, incluindo aqueles refletidos ou perdidos antes de gerar portadores.
Passo 3
A fórmula geral da eficiência quântica externa é
Para ligar isso à responsividade ®, que é mais comum em datasheets, usamos
onde
é a carga do elétron,
a constante de Planck e
a frequência do fóton. Assim, eficiência quântica alta significa responsividade maior e melhor sensibilidade à luz.
Passo 4
Em resumo, eficiência quântica é um parâmetro-chave para avaliar a performance de fotodetectores e células solares, indicando a fração de fótons convertidos em corrente elétrica.
Resposta
Eficiência quântica é a razão entre o número de portadores de carga coletados e o número de fótons incidentes em um dispositivo optoeletrônico, podendo ser interna (considerando apenas fótons absorvidos) ou externa (considerando todos os fótons incidentes).