ccd图像传感器 CCD与CMOS图像传感器的比较

电荷耦合器件和互补金属氧化物半导体传感器是目前应用广泛的两种图像传感器。两者都使用光电二极管进行光电转换，将图像转换成数字数据，但主要区别在于数字数据传输方式不同。每排CCD传感器中每个像素的电荷数据会依次传输到腔室内的下一个像素，从底部输出，然后由传感器边缘的放大器放大输出；在CMOS传感器中，每个像素与一个放大器和A/D转换电路相邻，后者以类似于存储电路的方式输出数据。造成这种差异的原因是:特殊的处理可以保证数据在传输过程中不会失真，所以每个像素的数据都可以采集到边缘，然后放大；但是CMOS工艺的数据在传输距离较长时会产生噪声，所以需要对数据进行放大后再对每个像素的数据进行积分。

由于数据传输方式不同，CCD和CMOS传感器在效率和应用上有很多差异。

1.灵敏度差异:由于CMOS传感器每个像素的感光面积由四个晶体管和一个光敏二极管组成，每个像素的感光面积比像素本身的表面积小得多，所以在相同像素尺寸下，CMOS传感器的灵敏度低于CCD传感器。

2.成本差异:由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，外围电路可以很容易的集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；另外，由于CCD是通过电荷转移的方式传输数据的，只要一个像素不能运行，一整行数据都无法传输，所以控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器要困难得多，甚至有经验的厂商在产品出来后半年内也无法突破50%，所以CCD传感器的成本会比CMOS传感器高。

3.分辨率差异:如上所述，CMOS传感器的每个像素都比CCD传感器复杂，像素大小很难达到CCD传感器的水平。因此，在比较两个相同尺寸的传感器时，CCD传感器的分辨率通常优于CMOS传感器。

4.噪声差异:由于CMOS传感器的每个光电二极管都需要匹配一个放大器，而且放大器是模拟电路，很难保持每个放大器得到的结果一致。因此，与芯片边缘只有一个放大器的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪声会增加很多，影响图像质量。

5.功耗差异:CMOS传感器在图像采集模式下是有源的，光电二极管产生的电荷会被晶体管直接放大输出，而CCD传感器在采集时是无源的，需要外部电压来移动每个像素内的电荷，外部电压通常需要达到12 ~ 18v；因此，除了电源管理电路的设计难度之外，高驱动电压使得CCD传感器的功耗远高于CMOS传感器。

6.光谱响应特性:CCD器件由硅制成，对近红外敏感。响应峰值为绿光。夜间隐蔽监视时，可以用近红外线灯照明，人眼看不清环境，但可以在监视器上清晰成像。因为CCD传感器有一个吸收紫外光的透明电极，所以CCD对紫外光不敏感。彩色摄像机的成像单元上有红、绿、蓝滤光片，因此彩色摄像机对红外和紫外不敏感。

综上所述，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器具有低成本、低功耗、高集成度的特点。但是随着CCD和CMOS传感器技术的进步，两者之间的差异逐渐缩小。例如，电荷耦合器件传感器一直在提高其功耗，以应用于移动通信市场；CMOS传感器在提高分辨率和灵敏度方面存在不足，可以应用于更高端的图像产品。