浅析CMOS与CCD在内部结构与原理的差异

　　无论任何产品，品质的好坏主要取决于性能的优劣，而性能优劣的关键跟产品结构和工作原理又有着较大的关系，CCD和CMOS也既如此。

　　基本组成

　　CCD是在MOS晶体管的基础上发展起来的，其基本结构是MOS（金属—氧化物—半导体）电容结构。它是在半导体P型硅（Si）作衬底的表面上用氧化的办法生成一层厚度约1000？~1500？的SiO2，再在SiO2表面蒸镀一层金属（如铝），在衬底和金属电极间加上一个偏置电压（称栅电压），就构成了一个MOS电容器。所以，CCD是由一行行紧密排列在硅衬底上的MOS电容器阵列构成的。

　　而最基本的CMOS图像传感器是以一块杂质浓度较低的P型硅片作衬底，用扩散的方法在其表面制作两个高掺杂的N+型区作为电极，即场效应管的源极和漏极，再在硅的表面用高温氧化的方法覆盖一层二氧化硅（SiO2）的绝缘层，并在源极和漏极之间的绝缘层的上方蒸镀一层金属铝，作为场效应管的栅极。最后，在金属铝的上方放置光电二极管，这就构成了最基本的CMOS图像传感器。

　　另外，在CMOS摄像器件中，电信号是从CMOS晶体管开关阵列中直接读取的，而不像CCD那样需要逐行读取。

　　内部结构

　　CCD成像器需有辅以较多的外围驱动威廉希尔官方网站 才能工作，它仅能输出模拟电信号，这种信号要经后续的地址译码器、模数转换器，图像信号处理器等进行处理，CCD本身集成度相对较低。如有CCD数码相机常会有六个芯片组成，有的多达八片，最少也要三片，从而使相机体积不能减小，制作成本也较高。

　　而CMOS成像器不需要附加的外围处理威廉希尔官方网站 ，它是将光电二极管、图像信号放大器、信号读取威廉希尔官方网站 、模数转换器、图像信号处理器及控制器等都集成到一块芯片上，且制造加工就如半导体厂家生产集成威廉希尔官方网站 的流程即可。若构成数码相机，可将数码相机的所有部件都集成到一块芯片上，即“单芯片相机”。因此，采用CMOS芯片的光电图像系统，不但能降低系统的整体成本与组装所需的时间，而且还大大缩小了系统的体积和减低了复杂度。

　　工作原理

　　此外，CCD是一种半导体成像器件，CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制威廉希尔官方网站 和三组不同的电源相配合，整个威廉希尔官方网站 较为复杂。因而，CCD处理信息的速度相对较慢外，其耗电量也相对较大；而CMOS光电传感器在光电转换后就可取出电信号，读取比较简单，还能同时处理各像素单元的图像信息，CMOS光电传感器只需单组电源工作，耗电量小，能达到节能作用。