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外量子效率计算公式
- 编辑：舒子宜
- 2025-10-10 14:59:47
- 来源：网易
【外量子效率计算公式】外量子效率（External Quantum Efficiency, EQE）是衡量光电探测器、太阳能电池等光电器件性能的重要参数之一。它表示器件在单位时间内输出的电子数与入射光子数的比值，反映了器件将光能转化为电能的能力。本文将对外量子效率的计算公式进行总结，并通过表格形式展示相关参数和计算方式。
一、外量子效率的基本概念
外量子效率（EQE）是一个无量纲量，通常以百分比或小数形式表示。其定义为：
$$
\text{EQE} = \frac{\text{输出电子数}}{\text{入射光子数}}
$$
在实际应用中，常使用电流密度来代替电子数，因此可以写成：
$$
\text{EQE} = \frac{I_{\text{out}}}{q \cdot \Phi}
$$
其中：
- $ I_{\text{out}} $：输出电流（单位：A）
- $ q $：电子电荷（$1.602 \times 10^{-19}$ C）
- $ \Phi $：入射光子通量（单位：photons/s）
二、外量子效率的计算公式总结
| 参数 | 符号 | 单位 | 公式表达 | 说明 |
| 外量子效率 | EQE | - | $\text{EQE} = \frac{I_{\text{out}}}{q \cdot \Phi}$ | 表示每吸收一个光子产生的电子数量 |
| 输出电流 | $ I_{\text{out}} $ | A | $ I_{\text{out}} = e \cdot n $ | 由电子数 $n$ 和电荷 $e$ 计算得出 |
| 入射光子通量 | $ \Phi $ | photons/s | $ \Phi = \frac{P}{h \nu} $ | 由光功率 $P$ 和光子能量 $h\nu$ 计算 |
| 光功率 | $ P $ | W | $ P = I_{\text{in}} \cdot V $ | 输入光功率，可通过光源测量获得 |
| 光子能量 | $ h\nu $ | J | $ h\nu = \frac{hc}{\lambda} $ | 根据波长 $\lambda$ 计算光子能量 |
三、外量子效率的实际应用
在实验中，可以通过以下步骤计算EQE：
1. 测量入射光功率：使用功率计测量入射到器件上的光功率 $P$。
2. 计算光子通量：根据波长 $\lambda$ 计算每个光子的能量 $h\nu$，从而得到光子通量 $\Phi$。
3. 测量输出电流：在相同条件下测量器件的输出电流 $I_{\text{out}}$。
4. 代入公式计算：将上述数值代入公式 $\text{EQE} = \frac{I_{\text{out}}}{q \cdot \Phi}$ 进行计算。
四、注意事项
- EQE 的值通常随波长变化，因此需要在不同波长下分别测量。
- 实际测量中应考虑器件的响应范围和光源的光谱分布。
- 外量子效率与内量子效率（IQE）不同，后者仅考虑内部光子被吸收并产生电子的过程，不包括光子逃逸等因素。
五、总结
外量子效率是评价光电器件性能的重要指标，其计算基于入射光子数与输出电子数之间的关系。通过合理测量和计算，可以准确评估器件的光电转换效率。在实际应用中，需结合实验数据和理论公式进行综合分析，以确保结果的准确性与可靠性。