CMOS图像传感器研究.pdf

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di蛆dv蝴0fMicr叫㈣ics，xidi衄UIIive瑚时，Ⅺ’蚰7l0071，Chi眦)K删rdsCMoS图像传感器研究CMoslm嘴S唧r，IheofⅡ屺futum呦d0ftIIe栅ctIlm，workirIg陈剑，杨银堂S阻sorB啪d锄merese珊hinco和互补金属氧化物场效应管cM0s(Compl∞entary1研究背景CMOS和CCD的比较Res味rcllCMoSA恼咖cIthe咖phasis叩tIle图像传感器是将光信号转换为电信号的装置。合器件ccD(char印一c伽pledDevice)图像传感器seⅡliconducm)图像传感器。随着半导体制造工艺技术不断发展，cM0s图像传感器显示子产品、视频电子邮件、汽车尾视、医疗设备、保安监控、可视通信、眼膜识剐、工业视频监控、视觉玩具等社会生活和工业生产的方方面面。特别足数码产品例如数码相机、照相手机的图像传感器可望由ccD快速转换到cM0s，市场前景广高的市场价值。成像器件概念后，固体图像传感器便得到了迅速发展，成为传感技术中的一个重要分支。20世纪的cM0s图像传感器则不断崭露头角。配合，不能与大规模集成电路制造工艺技术相兼摘要结合cMOs图像传感感器的研究背景．从5十方面对cMOs图像传巷器与ccD图像传感嚣的优缺中圈分类号1他12Ch∞Ji∞，YangYhtmgadv柏tage8舳da珊lygi8p既fomam)e—iI】flu印ci“gc叫resp蛐di“g∞Iutio鹏8地given．p雎dicd叽iB删ldeI咖学serl80m目前，应用最为广泛的图像传感器主要有电荷耦出强劲地发展势头，并且被广泛地应用到数码电阔，所以对cMOS图像传感器的研究与开发具有较作者简介：陈剑(1979一)，男，硕士研究生。研究方向集成电路谩计。杨银堂(1963一)，男，教授。研究方向自20世纪60年代末期，美国贝尔实验室发现电荷通过半导体势阱发生转移的现象，提出固态90年代初，CCD技术已比较成熟，得到非常广泛的应用。随着ccD应用范围的扩大，其缺点逐渐暴露出来，而采用标准的cMos工艺制造技术生产2．1驱动电压CCD阵列驱动脉冲复杂，电荷信息转移和读取输出需要有时钟驱动电路和3组不同的电源相容，而cMos经光电转换后直接产生电流(或电电子科技2007年第9期(总第216期)(西安电子科技大学微电子学院，陕西西安710071)点进行了比较，重点分析了cMOs图像传感器的蛄构、工作原理以及影响传感器性能的主要因素。并给出了相应的解决方法。最后，预测cM0s图像传感器的技术发展趋势。关键词cMOs图像传感嚣；图像传感器；电荷耦合器件ofhnage(sch00l蚰dprinciple8舯dtecllIlolo盱．image髀1180r；ilIl89e船瑚or；CCD收稿日期：2006．12-26大规模集成电路设计。20fCM0ssenso陪a糟comparednve鹕pectswitlIfacto瑙ofcMOsIm89e＆In∞瑁，alldFinally，8CMOSMetal0xideccDImagein
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匿画～通Mos管帆和％，将反偏的光敏二极管的N+状态，并关断Mos管M。，导通M0s管峨和压)信号，只需要单一的工作电源，信号读取相图像传感器在采集光信号的同时就可以取出电信模拟、数字信号处理电路在单片上集成，比如A／号放大器、信号读取电路、模数转换器、图像信cM0s图像传感器的功耗较小，约50由于ccD图像传感器工艺制程复杂，且集成度等较低，所以cMOs图像传感器更胜一筹。于cMos图像传感器集成度高。各元件、电路之CMOS图像传感器的结构及工作原理传感器阵列上，而图像传感器阵列是一个二维的选取希望操作的像素，并将像素上的电信号读取出来。放大后送相关双采样cDs(Comlatedsampling)电路处理。相关双采样是高质量器件用来消除一些干扰的重要方法，其基本原理是由图一路为参考信号，通过两路信号的差分去掉相同或相关的干扰信号，这种方法可以减少KTc噪声、比口4】。此外，它还可以完成信号积分、放大、采以下进一步说明其工作原理。如图2所端电压充到高电位，注意此时M0s管Mc和MD之内，光强越大反偏的光敏二极管的漏电流越越大。反之，光强越弱反偏的光敏二极管的漏电降就越小。曝光完成后，保持MOs管M．的导通肘。，进行光敏二极管曝光后的电压读取，将sig_nal信号也就是实时信号采集出来。然后关断个参考信号。以上过程在一个采样时钟周期内完成，图3为时序示意图。对简单。2．2图像采集和处理速度CcD需要在同步时钟的控制下，以行为单位依次输出信息，不能随机读取，而这种随机读取对许多应用是不可缺少的，且速度较慢；而cMoS号，还能实时处理各单元的图像信息