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结构与工作原理

发布时间:2016/1/31 18:41:19 访问次数:527

   CMOS图像传感器的光电转换原理与CCD基本相同、其光敏单元受到光照后产生光生电子。MAX4305ESA而信号的读出方法却与CCD不同,每个CMOS源像素传感元都有自己的缓冲放大器,而且可以被单独选址和读出。

   CMOS图像传感器像敏元结构主要有光敏二极管型无源像素结构、光敏二极管型有源像素结构和光栅型有源像素结构。

   光敏二极管无源像素结构(Passive Pixel Sensor,PPS)

   如图7.42(a)所示,PPS结构由L个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。当开关管开启,光敏二极管与垂直的列线连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路保持列线电压为一常数,并减小噪声。当光敏二极管存储的信号电荷被读取时,其电压被复位到列线电压水平。与此同时,与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电压输出。PPS结构的像素可以设计成很小的像元尺寸。它的结构简单、填充系数高(有效光敏面积和单元面积

之比)。由于填充系数大及没有覆盖一层类似于在CCD中的硅栅层(多晶硅叠层),因此量子效率(积累电子与入射光子的比率)很高。

   PPS结构有个致命的弱点,即由于传输线电容较大面使读出噪声很高,主要是固定噪声(FPN),一般为250个方均根,而商业型CCD的读出噪声可低于20个方均根。而且PPS不利于向大型阵列发展,很难超过1000X1000,不能有较快的豫素读出率,这是因为这两种情况都会增加线容,若要更快地读出就会导致更高的读出噪声。


   CMOS图像传感器的光电转换原理与CCD基本相同、其光敏单元受到光照后产生光生电子。MAX4305ESA而信号的读出方法却与CCD不同,每个CMOS源像素传感元都有自己的缓冲放大器,而且可以被单独选址和读出。

   CMOS图像传感器像敏元结构主要有光敏二极管型无源像素结构、光敏二极管型有源像素结构和光栅型有源像素结构。

   光敏二极管无源像素结构(Passive Pixel Sensor,PPS)

   如图7.42(a)所示,PPS结构由L个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。当开关管开启,光敏二极管与垂直的列线连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路保持列线电压为一常数,并减小噪声。当光敏二极管存储的信号电荷被读取时,其电压被复位到列线电压水平。与此同时,与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电压输出。PPS结构的像素可以设计成很小的像元尺寸。它的结构简单、填充系数高(有效光敏面积和单元面积

之比)。由于填充系数大及没有覆盖一层类似于在CCD中的硅栅层(多晶硅叠层),因此量子效率(积累电子与入射光子的比率)很高。

   PPS结构有个致命的弱点,即由于传输线电容较大面使读出噪声很高,主要是固定噪声(FPN),一般为250个方均根,而商业型CCD的读出噪声可低于20个方均根。而且PPS不利于向大型阵列发展,很难超过1000X1000,不能有较快的豫素读出率,这是因为这两种情况都会增加线容,若要更快地读出就会导致更高的读出噪声。


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