CMOS图像传感器系列 - 3 像素设计基础

andy2000a · 发表于 2022-3-2 10:47:15

为何DSLR QE都不高如 canon 6d .. 就算新 90d 也不高. 反而天文冷却相机 QHYCCD ZWO ASI2600MC 那

qe=80~90%

IMX571 backlit sensor

feynmancgz · 发表于 2022-3-3 00:51:45

andy2000a 发表于 2022-3-2 10:47
为何DSLR QE都不高如 canon 6d .. 就算新 90d 也不高. 反而天文冷却相机 QHYCCD ZWO ASI2600MC 那 ...

Good question! The answer is I don't know.
以前的DSLR的话，基本都是FSI的，QE肯定上不去，最新的DSLR也都换成BSI了，但好像也没多少上50%以上，不过我记得Sony A7S应该有60%以上。至于DSLR为啥QE不高，我觉得有一下原因吧：
1. 如果是FSI，那没的说，肯定不会高
2. DSLR会放IR cut filter，这个对visible的QE还是有一丁点影响，不过应该不是问题
3. sensor本身的color filter会降低不少QE, 不过这个可能也只有10～20%的影响
4. 科学级传感器很多为了红外会加厚，这个对QE会有不小影响，但也就红光影响，比如550nm的光应该就没啥影响
5. ARC，大概率不应该是这个，一般不太会做错吧，不过FSI和BSI的ARC会不太一样是肯定的

feynmancgz · 发表于 2022-3-3 02:36:03

本帖最后由 feynmancgz 于 2022-3-3 02:41 编辑

xywykxx 发表于 2022-3-2 08:55
重新添加了图片，期待您的回复

哦哦，这个啊，我大概能猜到你说的是哪篇文章，是如下图这篇文章吧？

这个地方有个突变还是跟他具体电路实现有关，但他主要想解决的问题是comparator的offset导致一开始comparator就直接翻转了。你想想，他如果一开始不改变这个值，那么comparator的两个input电压在Comp_rst脉冲结束之后就是一样的，由于offset的影响，comparator是不是可能一开始就翻转了？那counter结果就是没有意义的0值。如果counter输出值是0，你又如何知道comparator的offset影响是多少呢？

feynmancgz · 发表于 2022-3-3 03:03:51

本帖最后由 feynmancgz 于 2022-3-3 03:24 编辑

513331385 发表于 2022-3-2 08:02
抱歉，灵敏度指的是QE哈
#不是那该死的V/lux.s

QE本身跟你说的这些都毫无关系啊，QE跟以下东西有关：
1. 材料，Si，GaAs的QE完全两码事
2. ARC coating，ARC直接决定了有多少光子能进入硅片
3. epi的厚度，材料厚度直接决定了光在材料内行走的距离，最后会有多少被吸收

但我大致明白你confuse的点在哪里，光子进入硅片，不代表只有在耗尽层才能被吸收啊，在neutral的部分一样被吸收，产生自由电子。只不过说如果是在耗尽层内被吸收，那么由于内建电场，电子会立马进入N区被收集起来；而如果是在neutral的地方被吸收，那就是在材料内部random walk，直到碰到某个pixel的耗尽层边缘，但是我们都知道少子都是有carrier lifetime的，假如一个BSI sensor，他epi很厚，比如500um，如果你的耗尽层只有1um，那在硅接近表面的地方收集到的电子，可能还走不到耗尽层，就被recombine掉了，那肯定QE也就损失了。但一般epi不会这么厚的，所以耗尽层深度的问题也不用太考虑。但耗尽层深度跟FW和MTF倒是息息相关的。

andy2000a · 发表于 2022-3-3 09:07:22

天文类camera 用bsi qe 高会不会因 “冷却 cool”

提高 QE ?

xywykxx · 发表于 2022-3-3 10:39:47

feynmancgz 发表于 2022-3-3 02:36
哦哦，这个啊，我大概能猜到你说的是哪篇文章，是如下图这篇文章吧？
这个地方有个突变还是跟他具体电 ...

明白了，谢谢前辈。如果斜坡不上抬的话，会使第一次量化无效，也就没办法消除比较器与计数器的非理想因素了。还有一个不情之请，如果方便的话，您可以告诉我下这篇文章的名字吗？我目前是在对着电路学习，找了一些文章还没有找到结构相似的

feynmancgz · 发表于 2022-3-3 16:20:03

xywykxx 发表于 2022-3-3 10:39
明白了，谢谢前辈。如果斜坡不上抬的话，会使第一次量化无效，也就没办法消除比较器与计数器的非理想因素 ...

我看你画得图，我以为你知道这篇文章
Design and Evaluation of a CMOS Image Sensor with Dual-CDS and Column-parallel SS-ADCs

feynmancgz · 发表于 2022-3-3 16:28:02

andy2000a 发表于 2022-3-3 09:07
天文类camera 用bsi qe 高会不会因 “冷却 cool”
提高 QE ?

不会，冷不冷却跟QE没啥关系，冷却只是为了降dark current，冷却一般也只到-40，温度变化，由于材料热胀冷缩，QE的curve会发生抖动，但这些抖动也是非常小的，一般的应用压根就不会考虑

zhy00win · 发表于 2022-3-3 17:59:14

feynmancgz 发表于 2022-3-3 02:36
哦哦，这个啊，我大概能猜到你说的是哪篇文章，是如下图这篇文章吧？
这个地方有个突变还是跟他具体电 ...

选取合适的offset的值对小信号的线性度有帮助
ramp起始的一段需要对电容充电线性度会差一点，需要丢掉一小段
过大的offset会让count down时间过长，行长受限，不利于提高帧率

513331385 · 发表于 2022-3-3 22:08:42

本帖最后由 513331385 于 2022-3-6 21:54 编辑

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