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CCDCCDSensorSensor与与CMOSCMOSSensorSensor基本原理基本原理感光元件感光元件CCD(ChargeCoupledDevice)材质为硅晶半导体基本原理类似CASIO计算器上的太阳能电池,通过光电效应,由感光元件表面感应来源光线,从而转换成存贮电荷的能力光线越强、电荷也就越多,这些电荷就成为判断光线强弱大小的依据CCD元件上安排有通道线路,将这些电荷传输至放大解码原件,就能还原所有CCD上感光元件产生的讯号感光元件感光元件(Cont.)(Cont.)CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)CMOS的制造技术和CCD不同,反而比较接近一般电脑芯片。CMOS的材质主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体在CMOS上共存着带N(带电)和P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像CMOS因为在画素的旁边就放置了讯号放大器,导致其缺点容易出现杂点,特别是处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象,更使得杂讯难以抑制。感光元件感光元件(Cont.)(Cont.)CMOS对抗CCD的优势在于成本低,耗电需求少,便于制造,可以与影像处理电路同处于一个芯片上。但由于容易有杂讯的缺点,CMOS只能在经济型的数位相机市场中生存FFFFCMOSCMOSFillfactorCMOS属于CMOS感测器中最先进的制程技术。最大的差别在于提高FillFactor(单一画素中可吸收光的面积对整个画素的比例),有效做到提高敏感度、放大CMOS面积(全片幅)和降低杂讯的影响。FillFactorCMOS与CCD感光器比较发现,CCD受限于良率和结构制程,面积越小,画素越高,相对成本也就越低;FillFactorCMOS刚好相反,由于感光开口加大,FFCMOS可以挑战更高画素,更大面积(全片幅),甚至就产出比例来说,FFCMOS单一晶圆的附加价值更大。CCD&CMOSCCD&CMOS放大器位置与放大器位置与数量数量CCD&CMOSCCD&CMOS放大器位置与放大器位置与数量数量CCD每曝光一次,自快门关闭或是内部时脉自动断线(电子快门)后,即进行画素转移处理,将每一行中每一个画素(pixel)的电荷信号依序传入『缓冲器(电荷存贮器)』中,由底端的线路引导,导致输出至CCD旁的放大器进行放大,再串联ADC(模拟数位资料转换器)CMOS的设计中每个画素旁就直接连着『放大器』,光电讯号可直接放大再经由BUS通路移动至ADC中转换成数位资料CCDCCD&&CMOSCMOS比较比较CCDCMOS设计单一感光器感光器连结放大器灵敏度同样面积下较(高)感光开口小(低)(FillFactor因感光开口大,较高)成本线路品质影响良率整合制程(高)(低)解析度结构复杂度低传统技术较低(高)新技术摆脱面积限制,可达全片幅杂讯比单一放大器主控多元放大器,误差大(低)(高)CCDCCD&&CMOSCMOS比较比较CCDCMOS耗能比需外加电压导出电荷画素直接放大(高)(低)反应速度慢快IPA(个别画素定址)无有制造机具特殊订制机台可以使用存贮器或处理器制造机CCDCCD&&CMOSCMOS比较比较CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真(专属通道设计),通过每一个画素集合至单一放大器上再做统一处理,可以保持资料的完整性CMOS的制程较简单,没有专属通道的设计,因此必须先行放大再整合各个画素的资料CCDCCD&&CMOSCMOS比较比较ISO感光度差异由于CMOS每个画素包含了放大器与A/D转换电路,过多的额外设备压缩单一画素的感光区域的表面积,因此在相同画素下,同样大小之感光器尺寸,CMOS的感光度会低于CCD。成本差异CMOS应用半导体工业常用的MOS制程,可以一次整合全部周边设施于单芯片中,节省加工芯片所需负担的成本和良率的损失;相对地CCD采用电荷传递的方式输出信息,必须另辟传输通道,如果通道中有一个画素故障(Fail),就会导致一整排的讯号壅塞,无法传递,因此CCD的良率比CMOS低,加上另辟传输通道和外加ADC等周边,CCD的制造成本相对高于CMOS。CCDCCD&&CMOSCMOS比较比较解析度差异在第一点『感光度差异』中,由于CMOS每个画素的结构比CCD复杂,其感光开口不及CCD大,相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时,CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过,如果
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