cmos与ccd的根本区别是，CMOS和CCD到底有什么区别

很多朋友对cmos与ccd的根本区别是，CMOS和CCD到底有什么区别不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

CMOS用在很多器件上，所以要对CMOS有所了解。在上面，边肖解释了CMOS电路的相关内容。为了提高你对CMOS的理解，本文将介绍CMOS和CCD，并讨论它们之间的区别。如果对本文内容感兴趣，不妨继续阅读。一、CCD

CCD由一种灵敏度很高的半导体材料制成，可以将光转换成电荷，再通过A/D转换芯片转换成数字信号。数字信号经过压缩后，由相机中的闪存或内置硬盘卡保存，因此可以方便地将数据传输到计算机中，并在计算机处理手段的帮助下，根据需要和想象修改图像。CCD由许多感光单元组成，通常以百万像素为单位。

当CCD表面被光照射时，每个光敏单元都会反射模块上的电荷，所有光敏单元产生的信号叠加在一起形成一幅完整的画面。

与传统底片相比，CCD在视觉上更接近人眼的工作模式。而人眼的视网膜是由负责光强感知的视杆细胞和负责颜色感知的视锥细胞组成，它们共同作用形成视觉感知。经过35年的发展，CCD的大致形状和工作方式已经定型。CCD的组成主要由一个马赛克状的网格、一个聚光透镜和底部的电子电路矩阵组成。

目前有能力生产CCD的公司有索尼、飞利浦、柯达、松下、富士、夏普，大部分是日本厂商。

目前，CCD光敏元件主要有两种，即线阵CCD和面阵CCD。高分辨率静物相机采用线阵CCD，一次只拍摄一行图像，与平板扫描仪扫描照片的方法相同。这种CCD精度高，速度慢，不能用来拍摄运动物体，也不能用闪光灯。

矩阵CCD，其中每个光敏元件代表图像中的一个像素，当快门打开时，整个图像同时曝光。通常，面阵CCD处理颜色有两种方法。一种是在CCD矩阵中嵌入彩色滤光片，对相似的像素使用不同的彩色滤光片。有G-R-G-B和C-Y-G-M两种典型排列，这两种排列的成像原理是一样的。

在记录照片的过程中，相机内部的微处理器从每个像素中获取信号，将相邻的四个点合成为一个像素。这种方法允许瞬间曝光，微处理器可以运行得非常快。这是大多数数码相机中CCD的成像原理。因为不是同一点合成，其中包含了数学计算，所以这种CCD最大的缺陷就是产生的图像永远无法像刀一样锐利。

二、CMOS

CMOS和CCD一样，都是可以记录数码相机中光线变化的半导体。CMOS的制造工艺和一般的电脑芯片没什么区别。它主要使用由硅和锗制成的半导体，使N(带电荷)和P(电荷)能级的半导体在CMOS上共存，这两种互补效应产生的电流可以被处理芯片记录并解释为图像。

但是CMOS的缺点是太容易出现杂波，这主要是因为早期的设计使得CMOS在处理快速变化的图像时过热，因为电流变化太频繁。

除了CCD和CMOS，还有富士公司独家推出的超级CCD。超级CCD没有使用常规的方形二极管，而是使用八角形二极管，像素排列成蜂窝状，每像素面积比传统CCD大。像素旋转45度的结果可以减少图像拍摄不必要的空间，聚光效率比较高。效率提高后，灵敏度、信噪比、动态范围都有所提高。

传统CCD中的每个像素由二极管、控制信号通路和电量传输通路组成。Supercode采用蜂窝八角二极管，取消了原有的控制信号通路，只需要一个方向的功率传输通路，光敏二极管空间更大。

超级CCD的排列结构比普通CCD更紧凑，像素利用率更高，也就是说在相同尺寸下，超级CCD的光敏二极管对光的吸收更高，提高了灵敏度、信噪比和动态范围。

那为什么超级CCD的输出像素比有效像素高呢？我们知道CCD对绿色不是很敏感，所以用G-B-R-G合成，实际上每个合成像素的一些真实像素是共享的，所以成像质量和理想状态有一定差距，这也是为什么一些高端专业数码相机分别用3CCD感受RGB三色光的原因。超级CCD通过改变像素之间的排列关系来实现R、G、B像素的等效，合成像素时也是以三个像素为一组。

所以传统CCD合成四个像素。其实只需要三个像素，浪费了一个。但是超级CCD发现了这一点，合成一个像素只能用三个像素。也就是说，CCD每4个点合成一个像素，每个点计算4次；Supercode每三个点合成一个像素，每个点计算四次，所以supercode像素的利用率比传统CCD高，产生的像素更多。

三、CCD与CMOS的区别

技术的角度比较，CCD与CMOS的区别有如下四个方面的不同：

1.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。

2.速度

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。

3.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。

4.成像质量

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。

此外，CCD与CMOS两种传感器在“内部结构”和“外部结构”上都是不同的：

1.内部结构（传感器本身的结构）

CCD的成像点为X-Y纵横矩阵排列，每个成像点由一个光电二极管和其控制的一个邻近电荷存储区组成。光电二极管将光线（光量子）转换为电荷（电子），聚集的电子数量与光线的强度成正比。在读取这些电荷时，各行数据被移动到垂直电荷传输方向的缓存器中。每行的电荷信息被连续读出，再通过电荷/电压转换器和放大器传感。

这种构造产生的图像具有低噪音、高性能的特点。但是生产CCD需采用时钟信号、偏压技术，因此整个构造复杂，增大了耗电量，也增加了成本。

CMOS传感器周围的电子器件，如数字逻辑电路、时钟驱动器以及模/数转换器等，可在同一加工程序中得以集成。

CMOS传感器的构造如同一个存储器，每个成像点包含一个光电二极管、一个电荷/电压转换单元、一个重新设置和选择晶体管，以及一个放大器，覆盖在整个传感器上的是金属互连器（计时应用和读取信号）以及纵向排列的输出信号互连器，它可以通过简单的X-Y寻址技术读取信号。

2.外部结构（传感器在产品上的应用结构）

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。

CMOS光电传感器的加工采用半导体厂家生产集成电路的流程，可以将数字相机的所有部件集成到一块芯片上，如光敏元件、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，都可集成到一块芯片上，还具有附加DRAM的优点。只需要一个芯片就可以实现很多功能，因此采用CMOS芯片的光电图像转换系统的整体成本很低。

CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别。CCD只有少数几个厂商例如索尼、松下等掌握这种技术。而且CCD制造工艺较复杂，采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵。事实上经过技术改造，目前CCD和CMOS的实际效果的差距已经减小了不少。

而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多摄像头生产厂商采用的CMOS感光元件。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像质量和CCD还是有一定距离的。

但由于低廉的价格以及高度的整合性，因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。

以上知识分享希望能够帮助到大家！