Perbedaan antara CMOS dan CCD

Desain apa pun untuk aplikasi pencitraan, visi komputer, dan fotonik akan memerlukan beberapa jenis rakitan optik dan sensor agar berfungsi dengan baik. Sistem optik Anda berikutnya akan menggabungkan berbagai komponen optik, dan sensor pencitraan adalah jembatan antara dunia optik dan elektronik.

 

Pemilihan sensor yang bijaksana perlu mempertimbangkan sejumlah faktor. Beberapa faktor ini terkait dengan waktu respons, faktor bentuk, resolusi, dan aplikasi. Pilihan antara sensor CCD vs. CMOS mungkin sulit, tetapi ini akan menentukan seberapa cepat sistem Anda dapat menyelesaikan gambar sambil menghindari kejenuhan. Jika Anda perlu bekerja di luar jangkauan yang terlihat, Anda harus mempertimbangkan bahan alternatif selain Si untuk pencitraan yang efektif. Dalam beberapa aplikasi, mungkin lebih masuk akal untuk bekerja dengan larik fotodioda. Inilah yang perlu Anda ketahui tentang berbagai jenis sensor ini dan cara memilih komponen yang tepat untuk aplikasi Anda.

 

 

Bahan aktif yang digunakan dalam sensor Anda akan menentukan rentang panjang gelombang yang sensitif, kerugian band-tail, dan sensitivitas suhu. Anda mungkin bekerja dalam rentang inframerah, tampak, atau UV, tergantung pada aplikasi Anda. Untuk sistem kamera, Anda akan menginginkan kepekaan di seluruh rentang yang terlihat, kecuali jika Anda bekerja pada sistem pencitraan termal. Untuk aplikasi pencitraan khusus, seperti pencitraan fluoresensi, Anda dapat bekerja di mana saja dari rentang IR hingga UV.

 

Beberapa bahan aktif masih dalam tahap penelitian, sementara beberapa sudah tersedia sebagai komponen komersial. Jika Anda membandingkan komponen sensor CCD vs. CMOS, bahan aktif adalah tempat yang baik untuk memulai saat memilih kandidat sensor.

• Adik:Ini adalah bahan yang paling umum digunakan dalam sensor pencitraan. Celah pita tidak langsungnya sebesar 1,1 eV (~ tepi serapan 1100 nm) membuatnya paling cocok untuk panjang gelombang tampak dan NIR.
• InGaA:Bahan III-V ini memberikan deteksi IR hingga ~2600 nm. Kapasitansi persimpangan rendahnya<1 nF makes InGaAs sensors ideal for applications at SMF wavelengths (1310 and 1550 nm). Tuning is achieved by altering the stoichiometry of In(1-x)GaxAs. InGaAs CCD sensors are available on the market from photonics suppliers, and companies like IBM have demonstrated InGaAs compatibility with CMOS processes.
• Ge:Bahan ini kurang umum di kamera dan sensor CCD karena biayanya lebih tinggi daripada Si, dan sensor CMOS all-Ge dan SiGe masih menjadi topik penelitian yang hangat.

Setelah dianggap sebagai standar emas untuk kinerja dalam visi mesin, sensor CCD (Charge Coupled Device) dihentikan demi sensor pencitraan CMOS modern (Semikonduktor Oksida Logam Pelengkap) di banyak aplikasi. Mengapa demikian, dan bagaimana Anda mengetahui jenis sensor mana yang tepat untuk proyek Anda?

 

Berikut penjelasan sederhana tentang cara kerja teknologi:

 

Sensor gambar CCD dan CMOS mengubah cahaya menjadi elektron dengan menangkap foton cahaya dengan ribuan—atau jutaan—sumur penangkap cahaya yang disebut photosites. Saat gambar diambil, photosite dibuka untuk mengumpulkan foton dan menyimpannya sebagai sinyal listrik.

 

Langkah selanjutnya adalah menghitung akumulasi muatan setiap photosite pada gambar. Di sinilah teknologi mulai berbeda: dalam perangkat CCD, muatan diangkut melintasi chip dan dibaca di salah satu sudut larik, dan konverter analog-ke-digital mengubah muatan setiap photosite menjadi nilai digital.

 

 

Di sebagian besar perangkat CMOS, sebaliknya, ada beberapa transistor di setiap photosite yang memperkuat dan memindahkan muatan menggunakan kabel yang lebih tradisional. Hal ini membuat sensor lebih fleksibel untuk berbagai aplikasi, karena setiap photosite dapat dibaca satu per satu.

 

Proses pembuatan khusus memberi perangkat CCD kemampuan untuk mengangkut muatan melintasi chip tanpa distorsi, yang menghasilkan sensor berkualitas tinggi dan sangat sensitif. Chip CMOS menggunakan proses pembuatan yang lebih konvensional (dan lebih murah).

 

Ini semua menambah beberapa perbedaan utama antara sensor CMOS dan CCD:

• Sensor CCD menghasilkan gambar berkualitas tinggi dengan noise rendah. Sensor CMOS biasanya lebih rentan terhadap noise.
• Karena setiap photosite pada sensor CMOS memiliki beberapa transistor yang terletak di sebelahnya, sensitivitas cahaya chip CMOS cenderung lebih rendah, karena banyak foton yang mengenai transistor daripada photosite.
• Sensor CCD mengkonsumsi daya 100 kali lebih banyak daripada sensor CMOS yang setara.
• Sensor CMOS dapat diproduksi di sebagian besar lini produksi silikon standar, sehingga lebih murah untuk diproduksi dibandingkan dengan sensor CCD.

Secara keseluruhan, sensor CMOS jauh lebih murah untuk diproduksi daripada sensor CCD dan kinerjanya meningkat pesat, tetapi sensor CCD mungkin masih diperlukan untuk beberapa aplikasi yang menuntut.