암흑세대란 무엇인가?

광학 장치의 암전류 생성

암전류는 광학 공학 분야, 특히 CCD(전하 결합 소자) 및 CMOS(상보형 금속 산화물 반도체) 센서와 같은 이미징 장치의 성능과 관련하여 필수적인 현상입니다. 이는 입사광과 무관한 소음의 한 형태입니다. 즉, 장치가 완전한 어둠 속에 있을 때에도 존재합니다.

기원과 메커니즘

암전류는 주로 이미징 센서의 반도체 소재 내 전자의 열적 교반으로 인해 생성됩니다. 실온에서도 이 열 에너지는 가전자대에서 전도대로 전자를 여기시켜 광자 상호 작용 없이 전자-정공 쌍을 생성하는 데 충분합니다. 이러한 자유 전하 캐리어는 이미징 장치에 의해 신호로 잘못 등록되어 캡처된 이미지에 노이즈가 발생할 수 있습니다.

암전류에 영향을 미치는 요인

• 온도: 다크 레벨에 영향을 미치는 가장 중요한 요소는 센서의 온도입니다. 온도가 높을수록 열적 교반이 증가하여 전자-정공 쌍 생성 속도가 증가합니다.
• 센서 재료: 재료마다 밴드갭 에너지가 다르므로 열적으로 생성된 전자-정공 쌍의 비율은 센서 유형에 따라 다릅니다.
• 픽셀 크기: 픽셀이 클수록 전하가 생성될 수 있는 반도체 재료의 양이 더 많기 때문에 암전류가 더 높아지는 경향이 있습니다.

감소 기술

암전류의 영향을 완화하기 위해 다양한 전략이 사용됩니다.

• 냉각: 센서 온도를 낮추면 암전류를 크게 줄일 수 있습니다. 이는 고정밀 응용 분야에서 열전 냉각기나 액체 질소를 사용하여 달성되는 경우가 많습니다.
• 향상된 재료: 암전류 특성이 낮은 반도체 재료를 찾는 데 연구 개발 노력이 집중되고 있습니다.
• 소프트웨어 수정: 후처리 기술을 사용하여 캡처된 이미지에서 암전류 성분을 빼서 ​​신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있습니다.

암전류를 이해하고 제어하는 ​​것은 이미징 센서 및 장치의 성능을 향상시키는 데 중추적이며 광학 공학 연구의 핵심 영역입니다.