图像传感器
NMOS线性图像传感器
S3901 / S3904系列
电流输出，高灵敏度的紫外线，优异的线性度，低功耗
NMOS线性图像传感器是专门为检测器，用于多通道光谱仪的设计的自扫描光电二极管阵列。扫描
电路由N沟道MOS晶体管，工作在低功耗和易于处理。每个光电二极管有一个大活跃
面积，高灵敏度的紫外线还非常低的噪声， / N即使在低光照水平提供一个高S 。 NMOS线性图像传感器还具有出色的输出
线性度和动态范围宽。
S3901系列的光电二极管具有2.5毫米的高度，并以50微米的间距排列在一行中。 S3904系列的光电二极管还
具有2.5毫米的高度，但排列以25微米的间距。光电二极管是在3个不同的像素数量可为每个系列： 128
（ S3901-128Q ） ， 256 （ S3901-256Q ， S3904-256Q ） ， 512 （ S3901-512Q ， S3904-512Q ）和1024 （ S3904-1024Q ） 。石英玻璃的标准窗口
材料。
特点
像素间距为50μm （ S3901系列）
25微米（ S3904系列）
像素高度： 2.5毫米
l
具有良好的稳定性高UV灵敏度
l
低暗电流和高饱和电荷使长
积分时间和在室温下具有宽的动态范围
l
出色的输出线性度和灵敏度空间均匀性
l
低功耗：最大1 mW 。
l
起始脉冲和时钟脉冲是兼容CMOS逻辑
应用
l
广泛的活动区域
l
多通道分光光度法
l
图像读出系统
s
等效电路
开始
时钟
时钟
st
1
2
DEGITAL移位寄存器
（ MOS移位寄存器）
扫描结束
s
活跃的区域结构
活跃
光电二极管
ACTIVE视频
VSS
饱和
控制门
饱和
控制漏极
DUMMY二极管
1.0 m
400 m
b
a
1.0 m
虚拟视频
氧化硅
KMPDC0020EA
N型硅
P型硅
S3901系列： A = 50微米， B = 45微米
S3904系列： A = 25微米， B = 20微米
KMPDA0059EA
s
绝对最大额定值
参数
输入脉冲（ φ1 ，
φ2 ， φST ）
电压
功耗*
1
工作温度*
2
储存温度
*1: Vφ=5.0 V
* 2 ：不露
符号
Vφ
P
TOPR
TSTG
价值
15
1
-40至+65
-40至+85
单位
V
mW
°C
°C
2.5 mm
1
NMOS线性图像传感器
s
外形规格
S3901 / S3904系列
单位
-
mm
-
-
g
参数
S3901-128Q S3901-256Q S3901-512Q S3904-256Q S3904-512Q S3904-1024Q
像素数
128
256
512
256
512
1024
包长
31.75
40.6
31.75
40.6
引脚数
22
22
窗口材料*
3
石英
石英
重量
3.0
3.5
3.0
3.5
* 3 ：光纤板是可用的（不包括S3901-128Q ， S3904-256Q ） 。
s
产品规格（ TA = 25 ° C）
参数
符号
分钟。
-
-
S3901系列
典型值。
马克斯。
50
-
2.5
-
分钟。
-
-
S3904系列
典型值。
马克斯。
25
-
2.5
-
200-1000
-
0.6
-
-
-
±3
-
-
-
-
-
-
600
0.1
10
180
25
-
-
0.3
-
-
-
±3
单位
m
mm
nm
nm
pA
pF
MLX ·S
pC
%
像素间距
-
像素高度
-
光谱响应范围
200-1000
λ
（峰值的10％）
峰值灵敏度波长
-
600
λp
4
光电二极管的暗电流*
-
0.2
I
D
4
光电二极管电容*
CPH
-
20
4 5
饱和曝光* *
ESAT
-
180
饱和输出费*
4
QSAT
-
50
光致响应非均匀性*
6
PRNU
-
-
* 4 ： VB = 2.0 V， Vφ = 5.0 V
* 5： 2856 K，钨灯
* 6：饱和度的50％ ，但不包括与开始像素和最后一个像素
s
电气特性（Ta = 25 ° C）
参数
时钟脉冲（ φ1 ，
φ2)
电压
符号
ondition
高Vφ1 ， Vφ2 （H ）
低Vφ1 ， Vφ2 （L）的
高
Vφs （H）的
启动脉冲（ φST ）电压
低
Vφs （L）的
视频偏置电压*
7
Vb
饱和度控制栅极电压
Vscg
饱和度控制漏极电压
Vscd
trφ1 ， trφ2
锁脉冲（ φ1 ，
φ2)
上升/下降恬E *
8
tfφ1 ， tfφ2
时钟脉冲（ φ1 ，
φ2)
脉冲宽度
tpwφ1 ， tpwφ2
启动脉冲（ φST ）上升/下降时间
trφs ， tfφs
启动脉冲（ φST ）脉冲宽度
tpwφs
启动脉冲（ φST ）和时钟脉冲
tφov
（ φ2 ）重叠
时钟脉冲的空间*
8
X
1
, X
2
9
数据速率*
f
分钟。
4.5
0
4.5
0
1.5
-
-
-
200
-
200
200
S3901系列
典型值。
马克斯。
5
10
-
0.4
10
Vφ1
-
0.4
Vφ - 3.0 Vφ - 2.5
0
-
Vb
-
20
-
20
-
-
-
-
-
-
-
分钟。
4.5
0
4.5
0
1.5
-
-
-
200
-
200
200
S3904系列
典型值。
马克斯。
5
10
-
0.4
10
Vφ1
-
0.4
Vφ - 3.0 Vφ - 2.5
0
-
Vb
-
20
-
20
-
-
-
-
-
-
-
单位
V
V
V
V
V
V
V
ns
ns
ns
ns
ns
TRF - 20
-
-
TRF - 20
-
-
ns
0.1
-
2000
0.1
-
2000
千赫
50％的
80 (-128 Q)
100 (-256 Q)
-
-
-
-
ns
饱和
视频延迟时间
TVD
120 (-256 Q)
150 (-512 Q)
-
-
-
-
ns
9 10
* *
160 (-512 Q)
200 (-1024 Q )
-
-
-
-
ns
21 (-128 Q)
27 (-256 Q)
-
-
-
-
pF
时钟脉冲（ φ1 ，
φ2)
5 V偏压
36 (-256 Q)
50 (-512 Q)
Cφ
-
-
-
-
pF
线路电容
67 (-512 Q)
100 (-1024 Q )
-
-
-
-
pF
12 (-128 Q)
14 (-256 Q)
-
-
-
-
pF
饱和度控制栅极（ Vscg ）
CSCG
5 V偏压
20 (-256 Q)
24 (-512 Q)
-
-
-
-
pF
线路电容
35 (-512 Q)
45 (-1024 Q)
-
-
-
-
pF
7 (-128 Q)
10 (-256 Q)
-
-
-
-
pF
视频线电容
C
V
2 V偏压
11 (-256 Q)
16 (-512 Q)
-
-
-
-
pF
20 (-512 Q)
30 (-1024 Q)
-
-
-
-
pF
* 7 ： Vφ是输入脉冲电压（参见“
s
V身份证电子○B IA s V olta克ê米的RG “ ） 。
* 8 ： TRF是在时钟脉冲的上升或下降时间。的时钟脉冲空间“上升时间/下降时间 - 20 ”NS （纳秒级）以上的应
如果时钟脉冲上升或下降输入时间长于20 ns的（参见“
s
蒂姆以g CH A RT FO R D所RIV呃断路器操作过电压它“）。
* 9 ： VB = 2.0 V， Vφ = 5.0 V
* 10 ：测量与C7883驱动电路。
2
NMOS线性图像传感器
终奌站
φ1, φ2
ST
VSS
Vscg
Vscd
输入或输出
输入
（ CMOS逻辑兼容）
输入
（ CMOS逻辑兼容）
-
输入
输入
S3901 / S3904系列
ACTIVE视频
产量
虚拟视频
VSUB
扫描结束
NC
产量
-
产量
（ CMOS逻辑兼容）
-
描述
脉冲用于操作该MOS移位寄存器。的视频数据速率是
等于时钟脉冲频率从视频输出信号是
同的上升得到同步
φ2
脉搏。
脉冲启动MOS移位寄存器的操作。的时间间隔
开始脉冲之间是相等的信号积累时间。
连接到每个光电二极管的阳极。这应该是
接地。
用于限制绽放。这应接地。
用于限制绽放。这应该在一个电压被偏置
等于视频偏置电压。
视频输出信号。连接到光电二极管阴极时，
地址是。一个正电压，应适用于该视频
在命令行使用光电二极管与一个反向电压。当
振幅
φ1
和
φ2
是5伏， 2的视频偏置电压V是
推荐使用。
此具有相同的结构，在有效视频，但不
连接到光电二极管，所以只有尖峰噪声是输出。这
应在等于有效视频的电压被偏置或保留为
当不需要时开路。
连接到硅衬底。这应接地。
这应该是拉在5 V通过使用一个10kΩ的电阻。这是一个
该同步地显示与负向脉冲
φ2
计时权后的最后一个光电二极管解决。
应接地。
s
光谱响应（典型的例子）
0.3
（ TA = 25 ° C）
s
输出电荷与曝光
10
2
（典型值VB = 2 V ，V = 5 V ，光源： 2856 K）
10
1
饱和
收费
S3901系列
照片灵敏度（ A / W）
0.2
输出电荷（ PC）
10
0
S3904系列
10
–1
0.1
饱和曝光
10
–2
0
200
400
600
800
1000
1200
10
–3
10
–5
10
–4
10
–3
10
–2
10
–1
10
0
波长（nm ）
KMPDB0149EA
曝光（ LX
·
s)
KMPDB0042EB
s
图像传感器的结构
在NMOS图像传感器包含一个由扫描电路的
向上的MOS晶体管，光电二极管阵列，以及切换
晶体管阵列，解决每一个光电二极管，都集成
集成在一个单片硅芯片上。 “ sEquivalent电路”节目
一个NMOS线性图像传感器的电路。
在MOS扫描电路工作在低功率消耗
化，并通过使用一开始产生一个扫描脉冲序列
脉冲和2相的时钟脉冲，以便把在每个AD-
依次打扮。每个地址开关是由一个
使用光电二极管作为源的NMOS晶体管，该
视频线的漏极和所述扫描脉冲输入部
作为栅极。
在光电二极管阵列工作在电荷积分模式
使得输出是正比于光曝光量
肯定（光强度×积分时间） 。
每个小区由一个有源光电二极管和一个虚设的
光电二极管，其分别连接到所述有源
视频线和通过切换晶体管的虚拟视频线
器。每个有源光电二极管也被连接到
通过饱和度控制晶体管的饱和度控制漏，
从而使光电二极管起霜可以通过抑制
接地的饱和度控制的大门。施加脉冲显
最终的饱和度控制栅极触发所有复位。 （见
“ sAuxiliary功能” 。 ）
“ sActive区域结构”显示的原理图
光电二极管有源区域。此有源区具有PN结
由形成于P型N型扩散层的
硅衬底。通过光输入产生的信号电荷
蓄积在该PN结的电容电荷。该
N型扩散层提供了高灵敏度的紫外线，低
暗电流。
4
NMOS线性图像传感器
s
驱动电路
S3901 / S3904系列不需要任何直流供电电压
用于操作。然而，在VSS ， Vsub的所有NC终端
必须接地。启动脉冲
ST
和2相的时钟脉冲
φ1, φ2
都需要用来驱动移位寄存器。这些启动和
时钟脉冲正向脉冲和CMOS逻辑的COM
兼容。
的2相的时钟脉冲
φ1, φ2
可以是完全
分离或互补。然而，这两种脉冲切不可
是“高”在同一时间。
时钟脉冲的空间（ X1和X2 sTiming图表司机“
“一） ”上升时间电路/下降时间 - 20 “NS或更多的应该是
如果输入的上升和下降时间
φ1, φ2
比20 ns的时间更长。
该
φ1
和
φ2
时钟脉冲必须在“高”至少举行
200纳秒。由于光电二极管的信号在上升得到
每
φ2
脉冲，时钟脉冲频率将等于视频
数据速率。
S3901 / S3904系列
起动脉冲的幅度
ST
是一样的
φ1
和
φ2
脉冲。移位寄存器开始扫描在“高”
等级
φST ，
所以起始脉冲间隔确定的长度
信号的累积时间。该
ST
脉冲必须保持“高”
至少为200毫微秒，并与重叠
φ2
至少为200毫微秒。对
正确操作的移位寄存器中，
φ2
必须改变从
中的“高”电平“高”电平到“低”电平只有一次
φST 。
每个脉冲的时序图中示出“ sTiming
图表驱动电路“ 。
s
扫描结束
扫描（ EOS ）结束信号出现在同步
与
φ2
计时权后的最后一个光电二极管解决，
与EOS终端应使用10拉升在5 V
kΩ电阻。
s
时序图的驱动电路
st
1
2
V S（高）
V秒（ L）的
V
V
V
V
1 (H)
1 (L)
2 (H)
2 (L)
TPW s
TPW 1
TPW 2
TVD
活动视频输出
s
视频偏置电压裕度
10
8
视频偏置电压（ V）
6
扫描结束
c
Re
4
m
om
en
d
de
BIA
s
x
Ma
.
TR s
st
TF s
视频偏置范围
2
TR 1
TF 1
1
X1
2
吨OV
TR 2
X2
TF 2
分钟。
0
4
5
6
7
8
9
10
时钟脉冲幅度（ V）
s
信号读出电路
有两种方法用于从一个NMOS读出信号
线性图像传感器。一种是采用一个电流检测方法
负载电阻和另一个是电流积分法
使用电荷放大器。在任一读出方法中，正
偏压必须被施加到视频信号的行，因为光电二极管
NMOS的线性图象传感器的阳极被设置为0 V （ Vss的） 。
“ SVIDEO偏置电压裕度”显示了一个典型的视频偏置电压
年龄保证金。作为时钟脉冲振幅越高，视频
偏置电压可以设置得更大，以便将饱和电荷可
增加。视频输出波形的上升和下降时间
如果视频偏置电压减小，而能够缩短
时钟脉冲的幅度仍然较高。时的振幅
φ1,
φ2
和
ST
为5 V ，设置视频偏置电压为2 V是中建议
谁料。
为了获得良好的线性度，利用电流积分法是
建议。在该方法中，积分电容被复位到
紧接每个光电二极管前的基准电压电平
被寻址的信号电荷然后被存储为一个集成
化电容充电时的地址开关导通。
“ sReadout电路示例”和“ sTiming图”表现出典型
校准电流积分电路及其脉冲时序图。以恩
KMPDC0022EA
KMPDB0043EA
确保稳定的输出，一个复位脉冲的上升必须被延迟在
从秋天至少50纳秒
φ2.
滨松提供了以下的驱动电路和相关
产品（另售） 。
产品
型号
内容
特征
名字
快速
室内运动场速运行
C7883
驱动电路单的电源
（ + 15V ）操作
C7883
C7883G
+ C8225-01 OM协议
精确
C7884
低噪音
驱动电路
司机
摹OOD输出线性度
电路
C7884
棚车瓦特aveform输出
C7884G
+ C8225-01
室内运动场精度
C7884-01
ü LTRA ，低噪音
驱动电路
摹OOD输出线性度
C7884-01
棚车瓦特aveform输出
C 7 88 -01 4G
+ C8225-01
脉冲
C 7883,
C8225-01
发电机
7884系列
7883到
电缆
A8226
BNC ，长1米
7885系列
5
QQ：2881677436 复制
