以上各種像素陣列單元各有特點(diǎn)，但是他們有著基本相同的工作原理。以下先介紹它們基本的工作原理，再介紹各種像素單元的特點(diǎn)。下圖是單個(gè)像素的示意圖。(1)首先進(jìn)入“復(fù)位狀態(tài)”,此時(shí)打開(kāi)門(mén)管M.電容被充電至V,二極管處于反向狀態(tài);(2)然后進(jìn)入“取樣狀態(tài)”.這時(shí)關(guān)閉門(mén)管M,在光照下二極管產(chǎn)生光電流，使電容上存貯的電荷放電，經(jīng)過(guò)一個(gè)固定時(shí)間間隔后，電容C上存留的電荷量就與光照成正比例，這時(shí)就將一幅圖像攝入到了敏感元件陣列之中了;CIS芯片通過(guò)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來(lái)捕捉圖像，然后通過(guò)信號(hào)處理電路進(jìn)行圖像處理和編碼。徐州使用CIS芯片圖片

所以，當(dāng)今CMOS傳感器的一個(gè)重要的開(kāi)發(fā)目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。賽普拉斯（FillFactory）通過(guò)其獲得專(zhuān)利授權(quán)的一項(xiàng)技術(shù)，可以大幅度地提高填充因子，這種技術(shù)可以把一顆標(biāo)準(zhǔn)CMOS硅芯片比較大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。隨著像素尺寸的變小，提高填充因子所來(lái)越困難，目前當(dāng)下流行的技術(shù)是從傳統(tǒng)的前感光式（FSI，F(xiàn)ront Side Illumination）變?yōu)楸巢扛泄馐剑˙SI，Back Side Illumination） [3]，放大器等晶體管以及互聯(lián)電路置于背部，前部全部留給光電二極管，這樣就實(shí)現(xiàn)了100%的填充因子（如圖1所示）。徐州使用CIS芯片圖片它是一種用于數(shù)字圖像捕捉的集成電路芯片，應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)攝像頭、監(jiān)控?cái)z像頭等設(shè)備中。

Sony是全球CCD傳感器***大廠，也是***家投入12英寸晶圓、推出600萬(wàn)象素CCD的公司，Sony約有30~40%的CCD傳感器供自有品牌產(chǎn)品使用，其它則賣(mài)給Canon、Sanyo、Casio、以及中國(guó)臺(tái)灣的新虹、普利爾、詮訊（與中國(guó)臺(tái)灣佳能合并）等廠商。Sony的產(chǎn)品技術(shù)藍(lán)圖顯示，2003年除了800萬(wàn)象素的ICX 456外，并無(wú)其它微縮工藝的產(chǎn)品問(wèn)世。產(chǎn)品尺寸將大致保持現(xiàn)有水平，取而代之的是強(qiáng)化攝影功能與支持progressive scan（連續(xù)式掃描），例如500萬(wàn)象素的ICX455/465、330萬(wàn)象素的ICX451/481、以及210萬(wàn)象素的ICX461等，令**產(chǎn)品也能達(dá)到30fps以上的數(shù)據(jù)傳送速率。

CCD與CMOS傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管（photodiode）進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同。CCD傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)象素中，由比較低端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類(lèi)似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。造成這種差異的原因在于：CCD的特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時(shí)不會(huì)失真，因此各個(gè)象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進(jìn)行放大處理；而CMOS工藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此，必須先放大，再整合各個(gè)象素的數(shù)據(jù) [4]。CIS芯片采用CMOS技術(shù)，具有低功耗、高集成度和成本效益等優(yōu)勢(shì)。

(3)***進(jìn)入“讀出狀態(tài)”.這時(shí)再打開(kāi)門(mén)管M,逐個(gè)讀取各像素中電容C上存貯的電荷電壓。無(wú)源像素單元PPS出現(xiàn)得**早，自出現(xiàn)以來(lái)結(jié)構(gòu)沒(méi)有多大變化。無(wú)源像素單元PPS結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，像素填充率高，量子效率比較高，但它有兩個(gè)顯著的缺點(diǎn)。一是，它的讀出噪聲比較大，其典型值為20個(gè)電子，而商業(yè)用的CCD級(jí)技術(shù)芯片其讀出噪聲典型值為20個(gè)電子。二，隨著像素個(gè)數(shù)的增加，讀出速率加快，于是讀出噪聲變大。光敏二極管型APS量子效率比較高，由于采用了新的消噪技術(shù)，輸出圖形信號(hào)質(zhì)量比以前有許多提高，讀出噪聲一般為75~100個(gè)電子，此種結(jié)構(gòu)的C3&適合于中低檔的應(yīng)用場(chǎng)合。隨著科技的不斷進(jìn)步，CIS芯片的像素?cái)?shù)量和性能也在不斷提升，為用戶(hù)提供更好的拍攝體驗(yàn)。徐州使用CIS芯片圖片

CIS芯片通常由感光單元陣列、信號(hào)處理電路和控制電路組成。徐州使用CIS芯片圖片

***（2020）CMOS傳感器獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時(shí)間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個(gè)衡量尺度是填充因子（感光面積與整個(gè)像素面積之比）與量子效率（由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數(shù)量）的乘積。CCD傳感器因其技術(shù)的固有特性而擁有一個(gè)很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中，為了實(shí)現(xiàn)堪與CCD轉(zhuǎn)換器相媲美的噪聲指標(biāo)和靈敏度水平，人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器（APS），并且導(dǎo)致填充因子降低，原因是像素表面相當(dāng)大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。徐州使用CIS芯片圖片

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