양자 효율(QE)의 정의와 특징, 고려사항

양자 효율(QE)의 정의와 특징, 고려사항

양자 효율(QE)의 정의와 특징

 

양자 효율(QE)은 빛의 광자를 전기 신호로 변환하는 효율을 측정하는 이미지 센서의 중요한 특성입니다. 즉, QE는 실제로 센서에 닿는 광자의 수와 비교하여 센서가 얼마나 많은 빛의 광자를 감지하는지 알려줍니다.
QE는 백분율로 표시되며 범위는 0%에서 100%까지입니다. QE 100%는 센서에 닿는 모든 빛의 광자가 감지됨을 의미하고 QE 0%는 광자가 감지되지 않음을 의미합니다. 센서 구성에 사용되는 재료, 센서 픽셀 디자인, 감지되는 빛의 파장 등 여러 요인이 센서의 QE에 영향을 미칠 수 있습니다.
예를 들어, 실리콘 또는 게르마늄과 같은 재료로 만든 센서는 스펙트럼의 가시광선 및 근적외선 부분에서 더 높은 QE 값을 갖는 경향이 있는 반면 인듐 갈륨비소와 같은 재료로 만든 센서는 스펙트럼의 적외선 부분에서 더 높은 QE 값을 갖습니다.
픽셀 디자인은 QE에도 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 더 큰 픽셀은 더 많은 광자를 수집할 수 있으므로 QE 값이 더 높은 반면, 더 작은 픽셀은 더 높은 주파수 범위에서 더 효율적으로 광자를 수집할 수 있습니다. 또한 일부 센서는 후면 조명 또는 마이크로 렌즈와 같은 기술을 사용하여 각 픽셀에 도달하는 빛의 양을 증가시켜 QE를 개선할 수 있습니다. 감지되는 빛의 파장도 QE에 영향을 줄 수 있습니다. 다른 재료는 빛의 다른 파장에 다소 민감하며, 이는 광자를 전기 신호로 얼마나 효율적으로 변환하는지에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, UV 광에 민감한 센서는 스펙트럼의 가시 부분에서 낮은 QE 값을 가질 수 있는 반면, 더 긴 파장의 빛에 민감한 센서는 스펙트럼의 단파장 UV 부분에서 더 낮은 QE 값을 가질 수 있습니다.
QE는 과학적 이미징, 의료 이미징 및 사진을 비롯한 다양한 유형의 이미징 응용 분야에서 중요한 고려 사항입니다. QE 값이 높을수록 이미지 품질이 향상되고 노이즈 수준이 낮아질 수 있으며, 이는 저조도 또는 고속 이미징 애플리케이션에서 특히 중요할 수 있습니다. 그러나 QE는 이미지 품질에 영향을 미칠 수 있는 하나의 요소일 뿐이며 다양한 이미지 센서를 평가할 때 동적 범위, 노이즈 및 색상 정확도와 같은 다른 요소도 고려해야 한다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

 

QE 고려사항

 

QE를 고려할 때 염두에 두어야 할 한 가지는 감지되는 빛의 파장에 따라 QE가 달라질 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 센서는 스펙트럼의 가시 부분에서 QE가 높지만 스펙트럼의 자외선 또는 적외선 부분에서 QE가 낮을 수 있습니다. 이것이 성능을 평가할 때 센서의 스펙트럼 응답을 고려하는 것이 중요한 이유입니다.

QE에 영향을 줄 수 있는 또 다른 요인은 센서의 활성층 두께입니다. 일반적으로 센서가 두꺼울수록 더 많은 광자를 흡수할 수 있으므로 QE 값이 높아질 수 있습니다. 그러나 센서가 두꺼울수록 생산 비용이 더 많이 들고 노이즈 및 기타 유형의 이미지 아티팩트가 발생할 가능성이 더 높을 수 있습니다.

QE 외에도 이미지 센서를 평가할 때 고려해야 할 또 다른 중요한 사항은 센서에서 감지할 수 있는 광도 범위의 척도인 다이내믹 레인지입니다. QE가 높은 센서는 낮은 수준의 빛을 감지할 수 있지만 동적 범위가 제한되어 있으면 동일한 장면에서 밝은 영역과 어두운 영역을 모두 정확하게 캡처하지 못할 수 있습니다.

마지막으로 QE는 이미지 품질에 영향을 미칠 수 있는 여러 요소 중 하나일 뿐이며 특정 애플리케이션에 가장 적합한 센서는 특정 이미징 요구 사항, 예산 및 노이즈와 같은 기타 성능 특성을 비롯한 다양한 요소에 따라 달라집니다. , 판독 속도 및 해상도. 다양한 센서를 평가할 때 이러한 모든 요소를 함께 고려하여 주어진 응용 분야에 대해 최고의 전체 성능을 제공하는 센서를 결정하는 것이 중요합니다.