CMOS与CCD图像传感器比较

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1、CMOS与CCD图像传感器比较Seminar报告学生姓名：张波指导老师：贾宏光专业班级：机械制造及其自动化完成时间：2012.12.17一、图像传感器概况二、工作原理三、性能比较四、发展趋势五、总结提纲1.1上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念一、图像传感器概况互补金属氧化物半导体图像传感器CMOS—ComplementaryMetalOxideSemiconductor电荷耦合器件图像传感器CCD—Charge-coupleDevice图1图像传感器1.2CMOS与CCD图像传感器的研究几乎是同时起步的，固体图像传感器得到了迅速发展一、

2、图像传感器概况CMOS图像传感器：由于受当时工艺水平的限制，图像质量差、分辨率低、噪声降不下来和光照灵敏度不够，因而没有得到重视和发展。CCD图像传感器：感器因其光照灵敏度高、噪音低、像素少等优点，一直主宰着图像传感器市场。1.3现在：由于集成电路设计技术和工艺水平的提高CMOS图像传感器过去存在的缺点都可以找到办法克服而且它固有的优点更是CCD器件所无法比拟的因而它再次成为研究的热点一、图像传感器概况2.1图像传感器基本原理二、工作原理图2图像传感器原理示意图CMOS和CCD图像传感器都利用了硅的光电效应原理，不同点在于像素光生电荷的读出方式。CMOS和

3、CCD的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上。2.2CMOS图像传感器的工作原理框图二、工作原理传感器内部芯片集成度高，而外围电路简单；光子转换为电子后直接在每个像元中完成电子电荷-电压转换。图3CMOS图像传感器工作原理框图2.3CCD图像传感器工作原理框图二、工作原理曝光后光子通过像元转换为电子电荷包；电子电荷包顺序转移到共同的输出端；通过输出放大器将大小不同的电荷包转换为电压信号。图4CCD图像传感器工作原理框图三、性能比较3.1灵敏度灵敏度代表传感器的光敏单元收集光子产生电荷信号的能力，CCD图

4、像传感器灵敏度较CMOS图像传感器高30%～50%。3.2分辨率CMOS图像传感器上集成有放大器、定时器和ADC等电路，每个像素都比CCD复杂，因而电路所占像素的面积也大，所以相同尺寸的传感器，CCD可以做得更密。通常CCD图像传感器的分辨率会优于CMOS图像传感器。三、性能比较3.3灵敏度由于CMOS图像传感器每个像元都需搭配一个放大器，而CCD只有一个放大器放在芯片边缘，CMOS图像传感器的噪声大很多。3.4集成性CMOS图像传感器同VLSI之间具有良好的兼容性，可以把驱动与控制系统（CDS）、ADC和信号处理等电路集成在一块芯片上。CCD的驱动电路及

5、模拟、数字处理电路尚未集成在同一芯片上。三、性能比较3.5成本由于CMOS图像传感器采用标准的半导体制造工艺和高集成性，因此可以节省外围芯片的成本。与CCD相比，CMOS图像传感器在制造成本上具有优势。3.6可靠性CMOS和CCD图像传感器在商用及工业应用领域具有等价的可靠性。极端恶劣的应用环境中,由于CMOS图像传感器将大部分相机电路集成在一个芯片上，焊点与接头大大减少，其可靠性要优于CCD图像传感器。四、发展趋势4.1图像传感器发展世界图像传感器2007年的出货量为10.95亿个，比上年增长19%预期2013年将增长到20亿个，年均增长率找过10%。世

6、界图像传感器的应用情况如表1所示。表1世界图像传感器的应用情况四、发展趋势4.2两种传感器发展比较2007～2011年间，CCD传感器出货量从1.7亿个下降到1.4亿个，而同期CMOS传感器从9.3亿个快速上升到15.7亿个，年增长率达14%。同期出货值前者从24.4亿美元下降到10.9亿美元，跌幅过半；后者从30.5亿美元增加到35.8亿美元，年增长率不过4%。可以看出，随着集成电路技术和半导体制造工艺水平的提高，CMOS图像传感器的成本和价格显著下降，因此具有很大的竞争优势。五、总结5.1CMOS和CCD图像传感器工作原理没有本质区别，只是制造的基底材

7、料不一样以及集成度有差别。5.2CMOS图像传感器因其高集成度，使其在性能上与CCD形成互补之势。5.3随着分辨率的不断提高，CMOS图像传感器正在逐步占领更多的图像传感器市场份额。