图像传感器量子效率 图像传感器量子效率是衡量光电转换效率的核心参数，表示入射光子被转换为电子的概率。其定义为：量子效率 = (产生的电子数 / 入射光子数) × 100%。 图像传感器量子效率的基础是半导体光电效应。当光子能量大于半导体禁带宽度时，会激发价带电子跃迁到导带，形成电子-空穴对。在像素内，这些光生载流子被势阱收集，转换为信号电荷。量子效率首先取决于半导体材料对特定波长光子的本征吸收能力。硅在可见光波段（400-700纳米）具有较高吸收系数，因此成为主流图像传感器材料。 影响量子效率的关键结构是像素的感光区域。在正面照度结构中，光线需穿过金属布线层才能到达光电二极管，部分光子会被金属线路阻挡或反射，导致量子效率降低（尤其在蓝光波段）。微透镜阵列通过将光线聚焦到有效感光区域，减少光学损失，但布线和介质层的吸收仍限制效率提升。不同波长光子的穿透深度差异也影响效率：蓝光在硅表层被吸收，红光则可穿透至较深区域。 为突破效率瓶颈，背面照度技术通过翻转芯片结构，使光线直接从背面入射到光电二极管，彻底避免金属布线层的光学遮挡。该技术需要减薄硅衬底至数微米厚度，并精确控制背面钝化层和抗反射膜。背面照度结构可将量子效率提升至80-90%，特别是在短波波段改善显著。 进一步优化需考虑光子-电子转换的全流程。抗反射膜通过干涉相消原理减少表面反射损失，多层膜系设计可覆盖宽光谱范围。钝化层质量影响表面复合速率，优质氮化硅/氧化硅堆叠能抑制暗电流产生。深沟槽隔离技术可减少像素间串扰，提升有效电荷收集效率。对于近红外波段，通过增加硅厚度或采用铟镓砷等材料可扩展响应范围。 最终，量子效率与像素尺寸存在物理权衡。小像素受限于感光面积，需通过3D堆叠背照式结构、彩色滤光片透射率优化、微透镜聚光效率提升等系统级方案维持高量子效率。现代BSI-CMOS图像传感器通过上述技术组合，已在可见光波段实现超过90%的峰值量子效率。