CMOS怎么完成像素阵列和信号处理？CMOS、CCD性能对比

本文中，小编将对CMOS传感器予以介绍，如果你想对它的详细情况有所认识，或者想要增进对它的了解程度，不妨请看以下内容哦。

一、CMOS传感器

1. CMOS传感器的基本结构

CMOS传感器由成千上万的微型光电二极管（光敏元件）组成，这些二极管排列在传感器的表面。每个光电二极管都对应于图像中的一个像素。当光线照射到这些二极管上时，它们会吸收光子并产生电荷，这个过程称为光电效应。

2. 光电效应

光电效应是CMOS传感器工作的基础。当光子（光的粒子）撞击光电二极管时，它们会将能量传递给电子，使电子从价带跃迁到导带，从而产生额外的电子-空穴对。这些电子随后被收集并存储在每个像素的电荷存储区域。

3. 电荷到电压的转换

存储在每个像素的电荷量与入射光的强度成正比。为了将这些电荷转换为电压信号，CMOS传感器使用一种称为源跟随器的放大器。源跟随器将存储的电荷转换为电压，这个电压随后被读出电路读取。

4. 读出电路

CMOS传感器的读出电路负责将每个像素的电压信号转换为数字信号。这个过程涉及多个步骤，包括模拟信号的采样、量化和编码。读出电路通常包括一个模拟-数字转换器（ADC），它将模拟电压信号转换为数字值。

5. 像素阵列和信号处理

CMOS传感器的像素阵列通常以矩阵形式排列，每个像素都与一个读出电路相连。这些读出电路可以是逐行或逐列读取，或者使用更复杂的模式以提高效率。信号处理电路负责管理这些读出操作，并确保数据的准确性和完整性。

二、CMOS、CCD传感器性能比较

ISO感光度：由于CMOS每个像素由四个晶体管与一个感光二极管构成，还包含了放大器与数模转换电路，过多的额外设备缩小了单一像素感光区域的表面积，因此相同像素下，同样的尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。

分辨率：由于CMOS传感器的每个像素都比CCD传感器复杂，其像素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器。

噪点：由于CMOS每个感光二极管都需搭配一个放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪点就会增加很多，影响图像品质。

耗电量：CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出；而CCD传感器为被动式采集，必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12~18V，因此CCD还必须有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使CCD的耗电量远高于CMOS。CMOS的耗电量仅为CCD的1/8到1/10。

成本：由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；而CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个像素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平，因此，CCD传感器的制造成本会高于CMOS传感器。

以上就是小编这次想要和大家分享的有关CMOS传感器的内容，希望大家对本次分享的内容已经具有一定的了解。如果您想要看不同类别的文章，可以在网页顶部选择相应的频道哦。