CCD與CMOS的區別

CCD與CMOS的區別    

從技術的角度比較，CCD與CMOS有如下四個方面的不同：

1.資訊讀取方式
CCD電荷耦合器儲存的電荷資訊，需在同步訊號控制下一位一位地實施轉移後讀取，電荷資訊轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為複雜。CMOS光電感應器經光電轉換後直接產生電流（或電壓）訊號，訊號讀取十分簡單。
2.速度
CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出資訊，速度較慢；而CMOS光電感應器採集光訊號的同時就可以取出電訊號，還能同時處理各單元的映像資訊，速度比CCD電荷耦合器快很多。

3.電源及耗電量
CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大；CMOS光電感應器只需使用一個電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電感應器在節能方面具有很大優勢。

4.成像品質
CCD電荷耦合器製作技術起步早，技術成熟，採用PN結或二氧化矽（SiO2）隔離層隔離雜訊，成像品質相對CMOS光電感應器有一定優勢。由於CMOS光電感應器整合度高，各光電感測元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁幹擾較嚴重，雜訊對映像品質影響很大，使CMOS光電感應器很長一段時間無法進入實用。近年，隨著CMOS電路消噪技術的不斷髮展，為生產高密度優質的CMOS映像感應器提供了良好的條件。

CCD與CMOS兩種感應器在“內部結構”和“外部結構”上都是不同的：

1.內部結構（感應器本身的結構）
CCD的成像點為X－Y縱橫矩陣排列，每個成像點由一個光電二極體和其控制的一個鄰近電荷儲存區組成。光電二極體將光線（光量子）轉換為電荷（電子），聚集的電子數量與光線的強度成正比。在讀取這些電荷時，各行資料被移動到垂直電荷傳輸方向的緩衝器中。每行的電荷資訊被連續讀出，再通過電荷/電壓轉換器和放大器感測。這種構造產生的映像具有低噪音、高效能的特點。但是生產CCD需採用時鐘訊號、偏壓技術，因此整個構造複雜，增大了耗電量，也增加了成本。
CMOS感應器周圍的電子器件，如數字邏輯電路、時鐘磁碟機以及模/數轉換器等，可在同一加工程式中得以整合。CMOS感應器的構造如同一個儲存空間，每個成像點包含一個光電二極體、一個電荷/電壓轉換單元、一個重新設定和選擇晶體管，以及一個放大器，覆蓋在整個感應器上的是金屬互連器（計時應用和讀取訊號）以及縱向排列的輸出訊號互連器，它可以通過簡單的X－Y定址技術讀取訊號。

2.外部結構（感應器在產品上的應用結構）
CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出資訊，速度較慢；而CMOS光電感應器採集光訊號的同時就可以取出電訊號，還能同時處理各單元的映像資訊，速度比CCD電荷耦合器快很多。

CMOS光電感應器的加工採用半導體廠家生產整合電路的流程，可以將數位相機的所有組件整合到一塊晶片上，如光敏元件、映像訊號放大器、訊號讀取電路、模數轉換器、映像訊號處理器及控制器等，都可整合到一塊晶片上，還具有附加DRAM的優點。只需要一個晶片就可以實現很多功能，因此採用CMOS晶片的光電映像轉換系統的整體成本很低。