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【调研分析】CCD与CMOS对比

CCD与CMOS：全面对比

一、信息读取方式

CCD（电荷耦合器件）

电荷转移与读取：CCD通过时钟信号控制，将存储的电荷信息逐点依次转移至读出寄存器，再经缓冲放大器输出。此过程涉及复杂的时钟控制电路，且需要三组独立电源（偏置电源、时钟电源、输出电源）支持，以确保电荷转移和读取的精准性。由于需要逐行逐点顺序读取，数据输出速率受到限制。

CMOS（互补性氧化金属半导体）

信号产生与读取：CMOS传感器将光信号直接转化为电流（或电压）信号，每个像素内集成有放大器和A/D转换器，实现光电转换、信号放大和数字化的本地化处理。读取时，各像素数据通过地址选择线和数据线并行输出，无需复杂的时钟控制和电荷转移步骤，读取速度快且电路简洁。

二、内部结构与工作原理

CCD架构

成像点排列：CCD的成像点（像素）呈二维矩阵排列，每个像素由一个光电二极管（光敏元件）和一个邻近的电荷存储区组成。

电荷积累与转移：光电二极管将接收到的光信号转换为电荷，电荷积累在存储区内。在同步时钟信号的控制下，各像素存储的电荷沿着垂直方向逐行转移到水平寄存器，再通过水平寄存器读出。

信号转换与输出：读出的电荷信号经过电荷/电压转换器变为电压信号，再经放大器输出。由于信号转移过程中受到严格的时序控制，且像素间电荷转移通道相互隔离，故CCD具有低噪声、高信噪比的特点。

CMOS架构

集成化设计：CMOS传感器内部的光电二极管、放大器、A/D转换器、逻辑控制电路等均在同一硅片上集成，