22/02/25Квантовая эффективность (QE) сенсора — это вероятность обнаружения фотонов, попавших на сенсор, в процентах. Высокая QE повышает чувствительность камеры и позволяет работать в условиях низкой освещённости. QE также зависит от длины волны и обычно выражается одним числом, относящимся к пиковому значению.
При попадании фотонов на пиксель камеры большая их часть достигает светочувствительной области и регистрируется посредством высвобождения электронов в кремниевом сенсоре. Однако часть фотонов поглощается, отражается или рассеивается материалами сенсора камеры, прежде чем произойдет детектирование. Взаимодействие фотонов с материалами сенсора камеры зависит от длины волны фотона, поэтому вероятность обнаружения также зависит от длины волны. Эта зависимость показана на кривой квантовой эффективности камеры.
Пример кривой квантовой эффективности. Красный: КМОП с обратной засветкой. Синий: усовершенствованная КМОП с фронтальной засветкой.
Различные датчики камеры могут иметь очень разные квантовые эффективности в зависимости от их конструкции и материалов. Наибольшее влияние на квантовую эффективность оказывает то, имеет ли датчик камеры заднюю или переднюю подсветку. В камерах с передней подсветкой фотоны, исходящие от объекта, должны сначала пройти через сетку проводов, прежде чем будут обнаружены. Изначально эти камеры были ограничены квантовой эффективностью около 30-40%. Введение микролинз для фокусировки света мимо проводов в светочувствительный кремний увеличило это значение до около 70%. Современные камеры с передней подсветкой могут достигать пиковой квантовой эффективности около 84%. Камеры с задней подсветкой меняют эту конструкцию датчика, с фотонами, непосредственно попадающими на тонкий светочувствительный слой кремния, минуя проводку. Эти датчики камеры обеспечивают более высокую квантовую эффективность около 95% пиковой, ценой более интенсивного и дорогого процесса производства.
Квантовая эффективность не всегда будет критически важной характеристикой в вашей системе визуализации. В условиях высокой освещённости повышенная квантовая эффективность и чувствительность не дают существенных преимуществ. Однако при визуализации в условиях низкой освещённости высокая квантовая эффективность может обеспечить улучшение соотношения сигнал/шум и качества изображения, а также сокращение времени экспозиции для более быстрой визуализации. Однако преимущества более высокой квантовой эффективности следует сопоставлять с увеличением стоимости сенсоров с задней подсветкой на 30–40%.
