sensor的成像波长和量子效应

量子效率(QE x FF)是衡量光电转化效率的重要指标，定义为入射光子和被像素收集到的电子的比例，通常用百分比表示。如量子效率50%，意味着每2 个照射到感光区域的光子可转化成1个电子。其中， FF(Fill Factor)为开口因子，是每个像元中有效感光面积与像元面积的百分比。像元尺寸越大或像元设计越合理有效， FF 越高，量子效率越高。对于背照式图像传感器，光信号不经金属遮挡，直接入射到感光区域，开口因子为100%。因此背照式图像传感器的量子效率较正照式器件有大幅提升。CCD 和CMOS 图像传感器的量子效率一般在一定波长范围内测定，如400nm – 800nm，峰值量子效率一般在550nm 左右。在400nm 以下和800nm 以上，图像传感器的量子效率会急速下降。受硅材料能级的限制，无论CMOS 还是CCD 器件，量子效率在1100nm 以上都下将到零。使用窄带半导体材料可实现对红外谱段的探测，但这些材料与标准CMOS 技术不兼容，因此不属于CMOS 图像传感器范畴。背照式图像传感器避免了正照器件表面二氧化硅层对紫外谱段的吸收，可实现对紫外谱段的探测。如在背照式工艺可对感光层表面进行加工，如添加紫外谱段抗反射镀膜，可在紫外谱段实现较高的量子效率。具备紫外探测能力的图像传感器在科学和工业应用中有非常广泛的用途，如光谱应用或高压设备故障检测等。如在图像传感器生产中采用加厚衬底材料，可增加红外谱段的吸收效率，实现在800nm 实现高于40%的量子效率。