ccd和cmos傳感器的優缺點 發布日期：2020-05-09 16:10:44 文章來源：萊雷科技
目前市面上出現的分析儀器中配置的傳感器，分為兩種，ccd傳感器和cmos傳感器，SciAps手持式測碳合金光譜儀（LIBS）配置的就是ccd傳感器，許多客戶可能對這兩種傳感器的區別不是很了解，以下是一些對比資料，供大家參考學習。
什么是CCD傳感器？
電荷耦合器件圖像傳感器簡稱CCD（Charge Coupled Device），它使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉變成電荷，通過模數轉換器芯片轉換成數字信號，數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據需要和想像來修改圖像。
什么是CMOS傳感器？
CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文學名為互補金屬氧化物半導體，它本是計算機系統內一種重要的芯片，保存了系統引導最基本的資料。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶-電） 和 P（帶+電）級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。后來發現CMOS經過加工也可以作為數碼攝影中的圖像傳感器，CMOS傳感器也可細分為被動式像素傳感器(Passive Pixel Sensor CMOS)與主動式像素傳感器(Active Pixel Sensor CMOS)主要應用PC攝像機、移動通信市場、數碼相機、攝像機市場市場等領域。
到目前為止，市面上絕大多數的消費級別以及高端數碼相機都使用CCD作為感應器，成像質量高;CMOS感應器則作為低端產品應用于一些攝像頭上。
ccd和cmos的優勢區別：
CMOS邏輯電路具有以下優點：
⒈ 允許的電源電壓范圍寬，方便電源電路的設計
⒉ 邏輯擺幅大，使電路抗干擾能力強
⒊靜態功耗低
⒋ 隔離柵結構使CMOS期間的輸入電阻極大，從而使CMOS期間驅動同類邏輯門的能力比其他系列強得多
CMOS的缺點：就是太容易出現雜點， 這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產生過熱的現象。在相同分辨率下，CMOS價格比CCD便宜，但是CMOS器件產生的圖像質量相比CCD來說要低一些。
CCD的優勢：在于成像質量好，但是由于制造工藝復雜，只有少數的廠商能夠掌握，所以致制造成本比CMOS更高一些。
靈敏度差異
由于CMOS傳感器的每個象素由四個晶體管與一個感光二極管構成(含放大器與A/D轉換電路)，使得每個象素的感光區域遠小于象素本身的表面積，因此在象素尺寸相同的情況下，CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器。
成本差異
由于CMOS傳感器采用一般半導體電路最常用的CMOS工藝，可以輕易地將周邊電路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到傳感器芯片中，因此可以節省外圍芯片的成本；除此之外，由于CCD采用電荷傳遞的方式傳送數據，只要其中有一個象素不能運行，就會導致一整排的數據不能傳送，因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多，即使有經驗的廠商也很難在產品問世的半年內突破50%的水平，因此，CCD傳感器的成本會高于CMOS傳感器。
噪聲差異
由于CMOS傳感器的每個感光二極管都需搭配一個放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個放大器所得到的結果保持一致，因此與只有一個放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪聲就會增加很多，影響圖像品質。
信息讀取方式
CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實施轉移后讀取，電荷信息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，整個電路較為復雜。CMOS光電傳感器經光電轉換后直接產生電流（或電壓）信號，信號讀取十分簡單。
速度差異
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信息，速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多。
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光電傳感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光電傳感器在節能方面具有很大優勢。
成像質量差異
CCD電荷耦合器制作技術起步早，技術成熟，采用PN結或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質量相對CMOS光電傳感器有一定優勢。由于CMOS光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質量影響很大，使CMOS光電傳感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發展，為生產高密度優質的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。
綜合CCD 相比CMOS 有3個優點： 1. CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器。2.CCD傳感器的分辨率通常會優于CMOS傳感器的水平。3.CMOS傳感器的噪聲就會增加很多，影響圖像品質。2大缺點： 1.CCD傳感器的成本會高于CMOS傳感器。2.CCD傳感器高驅動電壓更使其功耗遠高于CMOS傳感器的水平。
得出的結論：目前ＣＯＭＳ結溝相對簡單，生產成本低，被廣泛應用于抵擋入門型的數碼相機行業；ＣＣＤ雖成本高，但靈敏度，高分辨率，低噪音的技術特點，被廣泛應用與高端分析儀器行業，許多低檔入門型的數碼相機使用廉價的低檔CMOS芯片，成像質量比較差。普及型、高級型及專業型數碼相機使用不同檔次的CCD。
以下是SciAps手持式激光誘導擊穿光譜儀(LIBS)的檢測成像圖：
