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CMOS传感器技术发展

作者:管理员     更新时间:2020-10-21     人气:88

CMOSComplementary MetalOxideSemiconductor),中文学名为互补金属氧化物半导体,它本是计算机系统内一种重要的芯片,保存了系统引导最基本的资料。

 

CMOS的制造技术和一般计算机芯片是差不多的,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带-电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。

 后来我们发现CMOS经过进行加工也可以发展作为一个数码摄影中的图像信息传感器,按像素结构,CMOS传感器技术可分为被动式与主动式两种。

 

被动式

 被动式像素结构(Passive Pixel Sensor.简称PPS),又叫无源式。它由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结,它可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时,光敏二极管与垂直的列线(Column bus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Charge integrating amplifier)保持列线电压为一常数,当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时,其电压被复位到列线电压水平,与此同时,与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。

 

主动式

 主动式像素结构(Active Pixel Sensor.简称APS),又叫有源式,几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时,人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能,在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积,降低了“封装密度”,使40%~50%的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是,如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配,这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发,因此CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的还小。

 

未来发展及应用

 21世纪初,全球CMOS图像传感器市场在PC摄像机、移动通信市场、数码相机、摄像机通过市场经济市场等领域可以获得一个大幅度提高增长,在未来的几年工作时间内,在130 万像素至200万像素之下的产品中,将开始以CMOS传感器为主流。基于小体积、低功耗 cmos 图像传感器的摄像机正成为消费类产品的主流,将给图像传感器市场带来巨大的发展。