définition du rendement quantique pour une diode?

baryon · 26/10/2005, 19h30

je cherche une (ou la) défnition du rendement quantique pour une photodiode. Je vous serez très reconnaissant de m'expliquer ce que c'est.

**Coincoin** · 26/10/2005, 21h15

Salut,
Ca doit être l'énergie émise sous forme lumineuse divisée par l'énergie fournie.
Par exemple, une LED de 1 W qui émet 0,1 W de lumière a un rendement quantique de 10%.

Jeanpaul · 26/10/2005, 21h50

Le rendement quantique d'un détecteur est le nombre de porteurs (électrons) créés par 1 photon (d'où le nom). Forcément inférieur à 1.
Le cas des diodes à avalanche est spécial, de même que les photomultiplicateurs. Dans ces cas, on pourrait dire que le rendement est la probabilité d'avoir un pic pour 1 photon.

**Coincoin** · 26/10/2005, 21h58

Argh... zut j'avais mal lu. Mais Jean-Paul a très bien répondu.
Pour les photomultiplicateurs, on parle vraiment de rendement quantique, ou bien on se contente de la sensibilité ? (à moins de vouloir compter les photons, ça revient au même en fin de compte)

mikeuline · 27/10/2005, 10h39

Bonjour,
une diode émet de la lumière par recombinaison d'une paire électron-trou. Cette recombinaison libère de l'énergie, sous forme de lumière. Pour mesurer l'efficacité de ce processus pour 1 diode donnée, il est donc intéressant de calculer le rapport : nombre de photons émis / nombre d'électrons passés (donc qui sont succeptibles de se recombiner avec un trou présent dans le matériau). C'est ce rapport que l'on appelle rendement quantique d'une diode.
Je crois qu'effectivement le rendement quantique des diodes existantes n'excède pas 1, mais attention, cela ne veut pas dire que c'est impossible : un rendement quantique peut tout à fait excéder 1, justement car il ne s'agit pas d'un rendement énergétique. La diode pourrait par exemple émettre 2 photons d'énergie E/2 pour chaque recombinaison électron-trou (la recombinaison libérant dans ce cas au moins l'énergie E).

mikeuline · 27/10/2005, 10h42

Ah, je n'avais pas vu que la question était posée pour une PHOTOdiode et non pour une diode tout court...
C'est donc effectivement l'inverse : le rendement est défini comme le rapport de ce qui "sort" (dont ici en fait les électrons) par ce qui "rentre" : les photons.

mikeuline · 27/10/2005, 10h53

En fait, comme pour tout objet excité par de la lumière, on définit en général 2 types de rendements quantiques existant :
le rendement externe et le rendement interne.
Le rendement externe est le rapport : nbr d'électrons produits par nbr de photons ENVOYES sur le matériau
Le rendement interne est le rapport : nbr d'é produits par nbr de photons ABSORBES par le matériau.

baryon · 27/10/2005, 11h51

ok ça s'éclaire un peu merci (sans mauvais jeu de mots). Dans ce cas une photodiode est une dipole actif c'est ça? et ce rendemment est constant et adimentionnée??

Jeanpaul · 27/10/2005, 17h13

Oui, le rendement quantique est sans dimension. Il y a des cas où il dépasse 80% mis ça peut aussi descendre à 0,1% ou moins (photomultiplicateurs IR)

mikeuline · 27/10/2005, 22h18

Citation:

Posté par baryon

ce rendemment est constant

Non, le rendement n'est en général pas constant mais est défini pour une longueur d'onde d'excitation donnée. Exemple : ma photodiode peut avoir un rendement de 0,5 sous une radiation de 120 nm (ça veut dire que pour 2 photons de 120 nm reçus par la photodiode, elle va pouvoir libérer 1 électron), et de 0,3 sous 200 nm, par exemple.
En effet, comme pour que la photodiode absorbe il faut que ça corresponde à une transition chez elle, si on lui envoie une longueur d'onde qui ne correspond à rien, elle ne l'absorbera pas et il ne se passera rien -> son rendement sera alors nul pour cette valeur de longueur d'onde d'excitation.
Donc quand on donne un rendement quantique il faut préciser pour quelle longueur d'onde il est valable.

baryon · 28/10/2005, 08h16

ok merci . Maintenant je me demande comment c'est fait une photodiode?

mikeuline · 28/10/2005, 09h22

Eh bien c'est un semi conducteur, c'est-à-dire un matériau possédant un "gap" (une barrière en énergie) à franchir pour qu'ils deviennent conducteurs (conducteur = les électrons voyagent librement à l'intérieur). Donc l'énergie sous forme de photons qu'on lui envoie lui permet justement de franchir ce gap et de libérer des électrons.
Tu as pas mal de renseignements ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Photodiode

ketchupi · 02/11/2005, 16h13

en fait, le rendement quantique est un terme vague. Pour une photodiode ou une diode laser, trois expressions courantes sont utilisées :

- le rendement quantique interne (ou rendement radiatif) qui est le nombre de photons créés dans la diode par seconde / nombre de porteurs qui traversent cette jonction par seconde
- le rendement optique, qui est le nombre de photons émis par seconde (ou nombre de photons qui sortent de la diode) / le nombre de photons créés dans la diode par seconde. Ce nombre est toujours inférieur à 1, puisque les sources telles que la DL et la PD n'émettent jamais dans tout l'espace.
- le rendement quantique externe, qui est le nombre de photons émis par seconde / nombre de porteurs traversant la jonction.

Généralement, on s'intéresse au dernier rendement, qui compare l'énergie électrique apportée à l'énergie lumineuse émise.