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电荷的生成
电荷的生成
深蓝光(400nm)穿透深度或被吸收的平均深度离表面大约为0.2 m见图中的λ3。
x： 吸收
y ：复合
图中光线的颜色只是示意，不代表光谱！
电荷的生成
红光(650nm)穿透深度或被吸收的平均深度离表面大约为3.33 m，激发出的电子在收集区外生成，复合寿命长，热扩散使这些电子被收集。见图中的λ5。
x： 吸收
y ：复合
图中光线的颜色只是示意，不代表光谱！
电荷的生成
CCD硅表面下几个 m范围内晶格没有缺欠，也没有氧化物沉积，这个区域内有很高的复合寿命；但是在硅衬底的其他部分(以及表面处)存在着大量的晶体缺欠，因此复合寿命非常低。波长长的光线在衬底中生成电子的位置很深，那里的复合寿命很低，很容易复合.图中λ6表示的就是这种情况。
x： 吸收
y ：复合
图中光线的颜色只是示意，不代表光谱！
硅片减薄到 15 m左右，光线由背面射入，避免了电极对光线的阻挡，可以得到很高的量子效率。由于可以在硅表面制作减反膜，短波响应将得到很大提高。
n-型硅
p-型硅
二氧化硅
多晶硅电极
减反(AR)膜
Incoming photons
15mm
薄型背照明 CCD
电荷的生成 降低反射
薄型CCD对近红外光线几乎透明，因此长波响应很差。
空气或真空的折射率为 1.0， 硅为 3.6。利用上述方程式可以得出 在空气中硅的反射率是 32%。除非采取适当的措施消除这种反射，否则硅CCD只能探测到2/3的入射光子。增透膜可以解决这个问题。
硅的折射率(ns)很高 ，很多入射光子会在其表面反射。
ni
ns
在两种不同折射率物质的界面上光子的反射率为
=
[ ]
ns-ni
ns+ni
2
电荷的生成 降低反射
空气
硅
加入增透膜以后，有三种介质需要考虑：
[ ]
ns x ni-nt
2
ns x ni+nt
2
2
当 时反射率将降为零！ 满足这个条件材料的折射率为 nt = 1.9，幸运的是这种材料是存在的，它就是二氧化铪（Hafnium Dioxide）。 通常天文学所使用的 CCD都用这种材料作为增透膜。
nt
ns ni
2
=
反射率降为：
空气
ni
ns
增透膜
硅
nt
电荷的生成 降低反射
右图是 EEV 42-80 CCD的反射率曲线。这种薄型 CCD 是专为提高蓝光谱响应设计的，其增透膜最佳工作波长为 400nm。在400nm 反射率下降到左右1% 。
电荷的生成 降低反射
提高量子效率最有效的方法是背照明！
电荷的生成
红外光 (1250nm)波长超过临界波长，不能激发光电子，见图中的λ7。
x： 吸收
y ：复合
图中光线的颜色只是示意，不代表光谱！
电荷的生成 Foveon X3 Sensors
电荷的生成 Foveon X3 Sensors
The Foveon X3 Sensor
The Bayer-filter Image Sensor
电荷的生成
可以用量子效率计算响应度，响应度的单位是A/W或 。计算公式如下：
其中， 是电子电荷， 是量子效率， 是像元有效面积。
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2-5

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