22/02/25יעילות קוונטית (QE) של חיישן מתייחסת לסבירות באחוזים שפוטונים יפגעו בחיישן. יעילות קוונטית גבוהה מובילה למצלמה רגישה יותר, המסוגלת לעבוד בתנאי תאורה נמוכים יותר. יעילות קוונטית תלויה גם באורך גל, כאשר היעילות הקוונטית מתבטאת כמספר יחיד המתייחס בדרך כלל לערך השיא.
כאשר פוטונים פוגעים בפיקסל של המצלמה, רובם יגיעו לאזור הרגיש לאור, ויתגלו באמצעות שחרור אלקטרון בחיישן הסיליקון. עם זאת, חלק מהפוטונים ייספגו, ישוחזרו או יפוזרו על ידי חומרי חיישן המצלמה לפני שניתן יהיה לבצע זיהוי. האינטראקציה בין הפוטונים לחומרי חיישן המצלמה תלויה באורך הגל של הפוטון, כך שהסבירות לזיהוי תלויה באורך הגל. תלות זו מוצגת בעקומת היעילות הקוונטית של המצלמה.
דוגמה לעקומת יעילות קוונטית. אדום: CMOS מואר בצד האחורי. כחול: CMOS מתקדם מואר בצד הקדמי.
חיישני מצלמה שונים יכולים להיות בעלי יעילות קוונטית (QE) שונה מאוד בהתאם לעיצוב ולחומרים שלהם. ההשפעה הגדולה ביותר על יעילות קוונטית היא האם חיישן המצלמה מואר מאחור או קדמית. במצלמות עם תאורה קדמית, פוטונים המגיעים מהאובייקט חייבים תחילה לעבור דרך רשת של חיווט לפני שיזוהו. במקור, מצלמות אלו היו מוגבלות ליעילות קוונטית של כ-30-40%. הכנסת מיקרו-עדשות למיקוד אור מעבר לחוטים לתוך הסיליקון הרגיש לאור העלתה זאת לכ-70%. מצלמות מודרניות עם תאורה קדמית יכולות להגיע ליעילות קוונטית שיא של כ-84%. מצלמות עם תאורה אחורית הופכות את עיצוב החיישן הזה, כאשר פוטונים פוגעים ישירות בשכבת סיליקון דקה יותר לגילוי אור, מבלי לעבור דרך חיווט. חיישני מצלמה אלו מציעים יעילות קוונטית גבוהה יותר של כ-95% משיאם, במחיר של תהליך ייצור אינטנסיבי ויקר יותר.
יעילות קוונטית לא תמיד תהיה מאפיין חיוני ביישום ההדמיה שלך. עבור יישומים עם רמות אור גבוהות, יעילות קוונטית (QE) ורגישות מוגברות מציעות יתרון מועט. עם זאת, בהדמיה בתאורה נמוכה, יעילות קוונטית גבוהה יכולה להניב יחס אות לרעש ואיכות תמונה משופרים, או זמני חשיפה קצרים יותר להדמיה מהירה יותר. אך יש לשקול את היתרונות של יעילות קוונטית גבוהה יותר גם מול העלייה של 30-40% במחיר החיישנים בעלי תאורה אחורית.
