简述ccd与cmos的区别（关于CCD与CMOS的区别分析）

随着影像行业的发展，各种新型感光技术不断涌现。为了让大家更好的了解市面上的主要感光芯片，本期就来介绍一下感光芯片的两大主角，CCD和CMOS。CCD和CMOS传感器是目前最常见的数字图像传感器，广泛应用于数码相机、数码摄像机、拍照手机、照相机等产品中。它们在结构、性能和技术上是不同的。在此，我将二者做一个简单的对比，让读者对CCD和CMOS有一个初步的了解，在选购相关产品时心中有数。

CCD简介

CCD的英文全称是电荷耦合器件，而CCD的中文全称是电线条耦合元件，通常称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，可以将光学图像转换成数字信号。CCD中植入的微小感光物质称为像素。CCD包含的像素越多，它提供的图像分辨率就越高。CCD的作用就像胶片，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有很多排列整齐的电容，可以感应光线，将图像转换成数字信号。在外部电路的控制下，每个小电容器可以将其电线转移到其相邻的电容器。

CMOS简介

CMOS(互补金属氧化物半导体)指互补金属氧化物半导体，是压控放大器，是CMOS数字集成电路的基本单元。在数字成像领域，CMOS已经被开发为低成本的光敏元件技术。市面上常见的数码产品主要是CCD或者CMOS，尤其是低端的相机产品，而高端的相机通常是CCD感光元件。采用CMOS制造技术制作数字成像设备的感光元件，在接收外界光线后将纯逻辑运算的功能转化为电能，芯片上重构的模数转换器(ADC)将获得的图像信号转换为数字信号输出。

CCD和CMOS的区别

CCD和CMOS的性能比较

CCD存储的电荷信息需要在同步信号的控制下逐位传递后读取。电荷信息的传输和读取输出需要时钟控制电路和三组不同的电源。整个电路复杂而缓慢。而CMOS传感器是光电转换后直接产生电流(或电压)信号，读取非常简单，可以同时处理各个单元的图像信息，速度比CCD快很多。CCD技术起步早，成熟。采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声，成像质量优于CMOS。由于CMOS的高集成度，光电传感元件与电路之间的距离非常近，相互之间的光、电、磁干扰严重，噪声对图像质量影响很大，使得CMOS长期无法实用化。近年来，随着CMOS电路去噪技术的不断发展，CMOS的性能已经和CCD相差无几。

与CCD CMOS传感器的性能比较

ISO感光度：由于CMOS的每个像素由四个晶体管和一个光电二极管组成，还包括一个放大器和一个数模转换电路，过多的额外器件减少了单个像素感光区的表面积，所以在相同像素、相同尺寸下，CMOS的感光度会低于CCD。

分辨率：由于CMOS传感器的每个像素都比CCD传感器复杂，其像素大小很难达到CCD传感器的水平。所以我们在比较相同尺寸的CCD和CMOS时，CCD传感器的分辨率通常要优于CMOS传感器。

噪声：由于CMOS中每个光敏二极管都需要配备一个放大器，如果以百万像素来衡量，那么就需要一百多万个放大器，而且放大器都是模拟电路，很难保持每个放大器得到的结果一致。所以相对于芯片边缘只有一个放大器的CCD传感器，CMOS传感器的噪声会增加很多，影响图像质量。

功耗：CMOS传感器的图像采集模式是主动的，光敏二极管产生的电荷会被旁边的晶体管直接放大输出；而CCD传感器是被动采集，必须施加电压才能使每个像素中的电荷移动到传输通道。但施加的电压通常需要12~18V，因此CCD必须有更精密的电源电路设计和耐压强度。高驱动电压使得CCD的功耗远高于CMOS。CMOS的功耗只有CCD的1/8到1/10。

成本：由于CMOS传感器采用了一般半导体电路中最常用的CMOS工艺，外围电路(如AGC、CDS、时序发生器或DSP)可以很容易地集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；然而，CCD使用电荷转移来传输数据。只要一个像素能运行，一整行数据都不能不会被传染。因此，控制CCD传感器的成品率比控制CMOS传感器要困难得多。即使是有经验的厂商，也很难在产品出来后的半年内突破50%的水平。所以CCD传感器的制造成本会比CMOS传感器高。

CCD和CMOS传感器展望

CCD在图像质量上优于CMOS，而CMOS具有低成本、低功耗、高集成度的特点。但随着CCD和CMOS传感器技术的进步，两者的差异会逐渐减小。新一代CCD传感器一直在改善功耗，而CMOS传感器在提高分辨率和灵敏度方面不足。相信不断改进的CCD和CMOS传感器会给我们带来更美好的数字影像世界。

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