时间:2024-01-10 18:06
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然而今天,随着制作工艺的提高,使在像素内部增加复杂功能的想法成为可能。现在,在像素位置以内已经能增加诸如电子开关、互阻抗放大器和用来降低固定图形噪声的相关双采样保持电路以及消除噪声等多种附加功能。实际上,在Conexant公司(前Rockwell半导体公司)的一台的CMOS摄像机所用的CMOS图传感器上,每一个像素中都设计并使用了6个晶体管,测试到的读出噪声只有1均方根电子。不过,随着像素内电路数量的不断增加,留给感光二管的空间逐渐减少,为了避免这个比例(又称占空因数或填充系数)的下降,一般都使用微透镜,这是因为每个像素位置上的微小透镜改变入射光线的方向,使得本来会落到连接点或晶体管上的光线重回到对光敏感的二管区域。
因为电荷被限制在像素以内,所以CMOS图像传感器的另一个固有的优点就是它的防光晕特性。在像素位置内产生的电压先是被切换到一个纵列的缓冲区内,然后再被传输到输出放大器中,因此不会发生传输过程中的电荷损耗以及随后产生的光晕现象。它的不利因素是每个像素中放大器的阈值电压都有细小的差别,这种不均匀性就会引起固定图像噪声。然而,随着CMOS图像传感器的结构设计和制造工艺的不断改进,这种效应已经得到显著弱化。
转换元件是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。例如,应变式压力传感器中电阻应变片将应变转换成电阻的变化。转换电路将电量参数转换成便于测量的电压、电流、频率等电量信号。例如.交、直流电桥,放大器,振荡器,电荷放大器等。应该注意的是,并不是的传感器同时包括敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电量,它就同时兼为转换元件,如热电偶;如果转换元件能直接感受到测量,而输出预制成一定关系的电量,此时的传感器就没有敏感元件,如压电元件。