ccd和cmos传感器的优缺点 发布日期：2020-05-09 16:10:44    文章来源：莱雷科技

目前市面上出现的分析仪器中配置的传感器，分为两种，ccd传感器和cmos传感器，SciAps手持式测碳合金光谱仪（LIBS）配置的就是ccd传感器，许多客户可能对这两种传感器的区别不是很了解，以下是一些对比资料，供大家参考学习。

什么是CCD传感器？

电荷耦合器件图像传感器简称CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

什么是CMOS传感器？

CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，它本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带-电） 和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器，CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor CMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)主要应用PC摄像机、移动通信市场、数码相机、摄像机市场市场等领域。

到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器，成像质量高;CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上。

ccd和cmos的优势区别：

CMOS逻辑电路具有以下优点：

⒈ 允许的电源电压范围宽，方便电源电路的设计

⒉ 逻辑摆幅大，使电路抗干扰能力强

⒊静态功耗低

⒋ 隔离栅结构使CMOS期间的输入电阻极大，从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多

CMOS的缺点：就是太容易出现杂点， 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。

CCD的优势：在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以致制造成本比CMOS更高一些。

灵敏度差异

由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路)，使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。

成本差异

由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；除此之外，由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平，因此，CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。

噪声差异

由于CMOS传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪声就会增加很多，影响图像品质。

信息读取方式

CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流（或电压）信号，信号读取十分简单。

速度差异

CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢;而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多。

电源及耗电量

CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大;CMOS光电传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

成像质量差异

CCD电荷耦合器制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。

综合CCD 相比CMOS 有3个优点： 1. CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。2.CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。3.CMOS传感器的噪声就会增加很多，影响图像品质。2大缺点： 1.CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。2.CCD传感器高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。

得出的结论：目前ＣＯＭＳ结沟相对简单，生产成本低，被广泛应用于抵挡入门型的数码相机行业；ＣＣＤ虽成本高，但灵敏度，高分辨率，低噪音的技术特点，被广泛应用与高端分析仪器行业，许多低档入门型的数码相机使用廉价的低档CMOS芯片，成像质量比较差。普及型、高级型及专业型数码相机使用不同档次的CCD。

以下是SciAps手持式激光诱导击穿光谱仪(LIBS)的检测成像图：