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【概 念】
CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）
互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件。
本意是指互补金属氧化物半导体存储器，是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料
是组成CMOS数字集成电路的基本单元。
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【原 理】
1. 接收外界光线后转化为电能
2. 透过芯片上的模-数转换器（ADC）将获得的影像讯号转变为数字信号输出。
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【分 类】
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1. [被动式像素传感器](Passive Pixel Sensor CMOS)
被动式像素结构（Passive Pixel Sensor.简称PPS），又叫无源式。
它由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。
光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，它可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。
当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线（Column bus）连通。
位于列线末端的电荷积分放大器读出电路（Charge integrating amplifier）保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。
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2. [主动式像素传感器](Active Pixel Sensor CMOS)
主动式像素结构（Active Pixel Sensor.简称APS），又叫有源式.
几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。
集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40%～50%的入射光被反射。
这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。
由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的还小。
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【性能因素】
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1. [噪 声]
这是影响CMOS传感器性能的首要问题。
这种噪声包括固定图形噪声FPN(Fixed pattern noise）、暗电流噪声、热噪声等。
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(1) 固定图形噪声
产生的原因是一束同样的光照射到两个不同的象素上产生的输出信号不完全相同。噪声正是这样被引入的。
对付固定图形噪声可以应用双采样或相关双采样技术。
具体地说来有点像在设计模拟放大器时引入差分对来抑制共模噪声。
双采样是先读出光照产生的电荷积分信号，暂存然后对象素单元进行复位，再读取此象素单元地输出信号。
两者相减得出图像信号。两种采样均能有效抑制固定图形噪声。
另外，相关双采样需要临时存储单元，随着象素地增加，存储单元也要增加。
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(2) 暗电流噪声
A. 物理器件不可能是理想的，如同亚阈值效应一样，由于杂质、受热等其他原因的影响，即使没有光照射到象素，象素单元也会产生电荷，这些电荷产生了暗电流。
B. 暗电流与光照产生的电荷很难进行区分。
C. 暗电流在像素阵列各处也不完全相同，它会导致固定图形噪声。
对于含有积分功能的像素单元来说，暗电流所造成的固定图形噪声与积分时间成正比。
暗电流的产生也是一个随机过程，它是散弹噪声的一个来源。
因此，热噪声元件所产生的暗电流大小等于像素单元中的暗电流电子数的平方根。
D. 当长时间的积分单元被采用时，这种类型的噪声就变成了影响图像信号质量的主要因素，对于昏暗物体，长时间的积分是必要的，并且像素单元电容容量是有限的，于是暗电流电子的积累限制了积分的最长时间。
E. 为减少暗电流对图像信号的影响，首先可以采取降温手段。
但是，仅对芯片降温是远远不够的，由暗电流产生的固定图形噪声不能完全通过双采样克服。
现在采用的有效的方法是从已获得的图像信号中减去参考暗电流信号。
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2. [象素的饱和]
类似于放大器由于线性区的范围有限而存在一个输入上限，对于CMOS图像传感芯片来说，它也有一个输入的上限。
输入光信号若超过此上限，像素单元将饱和而不能进行光电转换。
对于含有积分功能的像素单元来说，此上限由光电子积分单元的容量大小决定：对于不含积分功能的像素单元，该上限由流过光电二极管或三极管的最大电流决定。在输入光信号饱和时，溢出模糊就发生了。
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3. [溢出模糊]
由于像素单元的光电子饱和进而流出到邻近的像素单元上。
溢出模糊反映到图像上就是一片特别亮的区域。这有些类似于照片上的曝光过度。
溢出模糊可通过在像素单元内加入自动泄放管来克服，泄放管可以有效地将过剩电荷排出。但是，这只是限制了溢出，却不能使象素能真实还原出图像了。
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