Dunkelstrom bezieht sich auf den Fluss von elektrischem Strom durch ein Gerät oder einen Stromkreis, wenn kein externes Licht vorhanden ist, um ihn zu stimulieren. Der Begriff „dunkel“ im Dunkelstrom geht auf den Zustand zurück, in dem das Gerät im Dunkeln oder bei schlechten Lichtverhältnissen betrieben wird, wodurch die intrinsischen Eigenschaften des Geräts selbst ohne Beeinträchtigung durch externe Lichtquellen beobachtet werden können.
Theoretisch wird Dunkelstrom durch das Konzept der thermischen Anregung von Ladungsträgern innerhalb des Geräts erklärt. Auch wenn keine Photonen (Lichtteilchen) vorhanden sind, die typischerweise Elektron-Loch-Paare in einem Fotodetektor oder Halbleiterbauelement erzeugen, kann thermische Energie dennoch Elektronen über die Bandlücke des Materials fördern und so eine geringe Strommenge erzeugen. Diese thermische Erzeugung von Ladungsträgern trägt zum Grundstromfluss bei, der als Dunkelstrom bekannt ist.
In der elektrischen Terminologie bezeichnet Dunkelstrom insbesondere den Strom, der durch ein Gerät oder eine Komponente fließt, wenn keine externe Spannung anliegt oder kein Licht darauf fällt. Dieses Phänomen ist bei Geräten wie Fotodioden, Photovoltaikzellen und Bildsensoren von entscheidender Bedeutung, bei denen Dunkelstrompegel die Empfindlichkeit und das Signal-Rausch-Verhältnis des Geräts beeinflussen.
Der Begriff Dunkelstrom variiert je nach Gerätetyp und Betriebsbedingungen. Im Allgemeinen kann er als der Strom quantifiziert werden, der verbleibt, wenn der fotogenerierte Strom (Strom durch einfallendes Licht) vom Gesamtstrom abgezogen wird, der bei Abwesenheit von Licht beobachtet wird. Der Dunkelstrompegel wird durch Faktoren wie Temperatur, Materialeigenschaften und Gerätedesign beeinflusst.
Die Quelle des Dunkelstroms stammt hauptsächlich aus thermischer Energie innerhalb des Geräts, die dazu führt, dass sich Elektronen über die Bandlücke bewegen und zum Stromfluss beitragen. Diese thermische Anregung erzeugt einen Grundstrompegel, der bei empfindlichen Anwendungen berücksichtigt werden muss, um eine genaue Messung der Lichtstärken sicherzustellen oder das Rauschen in Bildgebungssystemen zu minimieren. Die Minimierung des Dunkelstroms wird häufig durch die Optimierung des Gerätedesigns, der Materialauswahl und der Betriebsbedingungen erreicht, um die Geräteleistung und -empfindlichkeit bei Lichterkennungsanwendungen zu verbessern.
