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什么是CMOS、CCD?CMOS、CCD之间有何异同?

来源: 21ic
2020-12-24
类别:基础知识
eye 12
文章创建人 拍明

原标题:什么是CMOS、CCD?CMOS、CCD之间有何异同?

CMOS与CCD的定义及异同

CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)

  • 定义:互补金属氧化物半导体,是一种用于制造大规模集成电路芯片的技术,也是用这种技术制造出来的芯片。在数字影像领域,CMOS被用作感光元件技术。

  • 特点:

    • 价格低廉:CMOS与现有的大规模集成电路生产工艺相同,制造成本较低。

    • 制造工艺简单:可以一次全部整合周边设施到传感器芯片中,节省外围芯片的成本。

    • 耗电量低:CMOS采用主动式图像采集方式,感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的电晶体放大输出,耗电量远低于CCD。

    • 集成度高:能将图像信号放大器、信号读取电路、A/D转换电路、图像信号处理器及控制器等集成到一块芯片上。

CCD(Charge Coupled Device)

  • 定义:电荷耦合器件,是一种用于捕捉静止和移动图像的半导体器件。

  • 特点:

    • 成像质量好:CCD具有高光电转换效率、低噪声和灵敏度高等特点,能够提供清晰、细节丰富的图像。

    • 分辨率高:由于CCD的像素尺寸和排列方式,其分辨率通常优于同尺寸的CMOS传感器。

    • 灵敏度高:CCD对光线的感应能力强,适用于低光条件下的应用。

    • 噪声低:CCD的噪声水平相对较低,有助于提升图像质量。

    • 耗电量大:CCD为被动式采集方式,需要外加电压以使每个像素中的电荷移送到传输通道,因此耗电量较高。

    • 制造工艺复杂:CCD采用电荷传递的方式输出数据,控制其成品率比CMOS困难,制造成本较高。

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CMOS与CCD的异同



CMOSCCD
技术原理利用硅和锗两种元素所做成的半导体,通过互补效应产生电流,处理后得出影像。每个像素点都包含感光元件和电压转换器,光子照射在光敏元件上时产生电荷,由MOSFET传感器将电荷转换为电压信号。利用特殊的制造工艺,通过电荷的累积和转移来实现图像的捕获。电荷在像素之间依次传递,最终集中到串联寄存器,转换为电压信号后放大,经模数转换后形成数字信号。
成像质量成像质量良好,但可能受到噪声和杂波的影响,尤其在频繁启动过程中。随着技术的进步,成像质量不断提高。成像质量优异,具有高分辨率、低噪声和灵敏度高等特点,广泛应用于对图像质量要求较高的领域。
分辨率分辨率通常低于同尺寸的CCD传感器,但随着技术的进步,差距正在缩小。分辨率较高,能够提供更多的图像细节。
灵敏度灵敏度适中,适用于一般光照条件下的应用。灵敏度高,对光线的感应能力强,适用于低光条件下的应用。
耗电量耗电量低,适用于对功耗要求较高的应用。耗电量大,需要外加电压以使每个像素中的电荷移送到传输通道。
制造成本制造成本较低,与现有的大规模集成电路生产工艺相同。制造成本较高,由于制造工艺复杂,控制其成品率比CMOS困难。
应用领域广泛应用于数码相机、手机摄像头、安防监控等领域。随着技术的进步,逐渐在高端领域得到应用。广泛应用于对图像质量要求较高的领域,如天文学、显微镜、医学成像等。
发展趋势随着技术的进步,CMOS传感器在分辨率、灵敏度和噪声性能等方面不断提高,逐渐在高端领域得到应用。CCD致力于在功耗上的改进,以扩大其应用范围。


总结

CMOS和CCD都是重要的图像传感器技术,各自具有独特的特点和优势。CMOS以低成本、低功耗和高集成度著称,逐渐在数码相机、手机摄像头等领域占据主导地位。而CCD则以优异的成像质量、高分辨率和灵敏度高等特点,在天文学、显微镜、医学成像等对图像质量要求较高的领域保持领先。随着技术的进步,两者之间的差异将逐步减小,未来将在更广泛的领域发挥各自的作用。


责任编辑:David

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