cmos光电图像传感器原理及应用

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1、CMOS光电图像传感器原理及应用姓名：张欣(南昌大学信息工程学院，南昌，330031)TheoryandApplicationofCMOSPhotoelectricImageSensor英文姓名：ZhangXin(NanchangUniversity,Nanchang330031,China)搞要：与CCD(ChargeCoupledDevices)光电图像传感器相比，CMOSfComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)光电图像传感器具有功耗低、价格低廉、功能强等优势。随着电子技术的发展，CMOS光电图像传感器己经走进了我

2、们的生活，广泛应用丁•单反相机及移动手机摄像头。通过学习CMOS光电图像传感器的原理及应用，结合微型计算机的应用与嵌入式系统的开发，可以更好开发新的测量及控制设备。关键词：CMOS光电剛象传感器;原理;转换电路;应用范围Abstract:ComparcdwiththeCCD(ChargeCoupledDevices)photoelectricimagesensor，theCMOS(ComplcmcntaryMetal-Oxide-Semiconductor)photoelectricimagesensorhastheadvantagesoflowpowerc

3、onsumption,lowcost，lowcost,strongfunction,andsoon.Withthedevelopmentofelectronictechnology,theCMOSphotoelectricimagesensorhasbeenenteredintoourlife，anditiswidelyusedintheDigitalSingleLensReflexandcameraofmobilephone.ThroughstudyingthetheoryandapplicationofCMOSphotoelectricimagesens

4、or,wecandevelopnewmeasurementmachinesandcontrolequipmentbetterbasedonmicrocomputerandembeddedsystem.Keywords：CMOSPhotoelectricImageSensor，Theory,TranslationCircuit，Application.1前言CMOS图像传感器出现于1969年，它是一种用传统的芯片工艺方法将光敏元件、放大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口电路等集成在一块硅片上的图像传感器件。虽然CMOS图像传感器比CCD早出现

5、一年，但是由于工艺不够成熟，在较长时间内不能广泛应用。近年来，随着工艺的不断改进，CMOS阁像传感器的性能赶上CCD器件，加之本身具有功耗低、价格低、尺寸合适等优点，随着数字化智能终端的普及如：智能手机，CMOS图像传感器与人们的生活越來越密不可分。并却它在数码相机、单反相机、单电相机中也逐步取代了CCD。从MOS场效应晶体管开始了解，再学习CMOS阁像传感器的结构和原理,然后初步了解典型CMOS图像传感器--IBIS46600型CMOS图像传感器与使用CMOS图像传感器的儿种常见电子产品。2MOS管和CMOS场效应晶体管简介MOS(MOSFET)场效应管是

6、一种具有表曲‘场效应作用的单极性半导体器件(简图如图1)。它巾源极S、漏极D、栅极G等组成。栅极有控制电压Ugo随着Ug的变化，源极S和漏极D之间的电流也相应变化。1b杓敁线图1场效应管的主要性能参数有:1.阈值电压Uth。2.伏安特性曲线(如图2)MOS场效应管的伏安特性指的是漏极电流Id和源漏极之间的电压Uds的特性，它取决于栅源间的电压Ugs、阈值电压Uth等，图中①段，②段，③段，④段分别表示场效应管的线性区、非饱和区、饱和区和雪崩区。3.频率特性MOS场效应管的频率特性主要取决于沟道中载流子的迁移速度，沟道的长度和寄生电容的容S。输出/输入的频率特

7、性为：截止频率人是MOS场效应管频率特性的重要参数「W么匕］gs4.M0S场效应晶体管的主要噪声(1)热噪声：由导电沟道电阻产生(2)诱生栅极噪声：巾电子在导电沟道中做热运动形成的沟道电势分布的起伏通过栅极电容耦合到栅极上产生。(3)电流噪声.•与MOS场效应管的表面状态有关。3CMOS图像传感器的原理与结构1.CMOS图像传感器的组成CMOS图像传感器的组成原理框图如图3,它的主要组成部分是像敏单元阵列和MOS场效应管集成电路，而且这两部分是集成在同一片硅片上的。像敏单元阵列实际上是光敏二极管阵列，它也有线阵阁3CMOS器件原理框阁在阵列上采取扫描的方式将

8、信号输出。2.CMOS图像传感器的像敏单元结构当前常