固体图像传感器CMOS与CCD的区别

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，而不需要象CCD那样逐行读取。

由上基本结构与原理可知，从成像器件本身的内外部结构看，两者是不同的。

内部结构对比

面阵CCD的成像点为X—Y纵横矩阵排列，而每个成像点由一个光电二极管和其转移控制的一个邻近电荷存贮区(暂存区)组成。由于排列和组成方式不同，面阵CCD有帧转移型、行间转移型、帧行间转移型、线转移型与虚向型等。当光电二极管将光学图像转换为电荷图像(电荷数量与光强度成正比)贮存于势阱中时，通过转移控制很快转移到缓存区和电荷传输方向的移位寄存器中，然后通过二或三或四相时钟驱动脉冲向输出端一位位转移，经输出电路电荷/电压转换和放大器输出视频信号。这种构造产生的图像具有低噪声、高性能的特点，但需要二或三或四相时钟驱动、栅偏压、转移控制及复位脉冲等，因此整个构造复杂，增大了耗电量，也增加了成本。

而CMOS成像器的构造如同一个存贮器，它将数字逻辑电路、时钟及A/D转换等在同一加工程序中集成在一起。每个成像点包含一个光电二极管，一个电荷/电压转换、一个重新设置和选择管与一个放大器。整个成像器上复盖计时应用和读取信号的金属互连器以及纵向排列的输出信号互连器，信号读取通过简单的X-Y寻址技术直接从开关放大阵列中直接读出，比CCD快和方便。

从成像器在产品应用上的外部结构对比

CCD成像器需有外围驱动电路才能工作，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，图像信号处理器处理，集成度非常低。如由面阵CCD构成的数码相机通常有六个芯片，有的多达八片，最少也要三片，从而使体积不能减小，制作成本较高。

而CMOS成像器不需要外围驱动电路，它是将光电二极管、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换器、图像信号处理器及控制器等集成到一块芯片上，而且制造加工只需采用半导体厂家生产集成电路的流程即可。若构成数码相机，可将数码相机的所有部件都集成到这一块芯片上，即“单芯片相机”。因此，采用CMOS芯片的光电图像转换系统，不但能降低系统的整体成本与组装所需的时间，而且还大大缩小系统的体积和复杂度。

CMOS与CCD在制造工艺与设备上的对比

由于CCD成像器的信号需要一行一行地读出，这样，在离输出放大器较远的像素，电荷必须经过多次传输才能被读出，因此在CCD成像器件的制作上，必须使每个像素都完美无缺(即完好无损)，否则某一列的信号便无法完整地读出。此外，每次电荷的传输还必须非常干净，即电荷传输效率要非常高，否则会因电荷的屯积而造成影像污点。因此，虽然CCD的材料是硅芯片，但必须要有特殊的制造工艺技术与设备，并且还要累积相当的制造经验，才能确保高像素的正品率及高的电荷传输效率。所以CCD的生产极易由少数厂商所垄断。

而CMOS成像器件的制作比较简单、容易，因为它只需要使用一般的半导体制造工艺与设备，不必自备昂贵的半导体制造工艺设备。只需将CMOS线路设计好，请一些半导体厂代为加工即可。因此，CMOS成像器件在开发及制造成本上很具竞争力。

CMOS与CCD在技术性能上的对比

信息读取方式的对比

CCD光电成像器件存贮的电荷信息，需要在二相或三相或四相时钟驱动脉冲的控制下，一位一位地实施转移后逐行顺序读取。

而CMOS光电成像器件的光学图像信息经光电转换后产生电流或电压信号，这个电信号不需要像CCD那样逐行读取，而是从CMOS晶体管开关阵列中直接读取的，可增加取像的灵活性。而CCD绝无此功能。