CMOS在很多設備中都有所使用，因此對于CMOS，我們應當有所了解。在上文中，小編對CMOS電路相關內容進行過闡述。為增進大家對CMOS的了解程度，本文將對CMOS、CCD加以介紹，并探討二者之間的區(qū)別。如果你對本文內容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、CCD

CCD使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉變成電荷，通過模數轉換器芯片轉換成數字信號，數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據需要和想象來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫面。

CCD和傳統(tǒng)底片相比，CCD 更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過，人眼的視網膜是由負責光強度感應的桿細胞和色彩感應的錐細胞，分工合作組成視覺感應。 CCD經過長達35年的發(fā)展，大致的形狀和運作方式都已經定型。CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產 CCD 的公司分別為：SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本廠商。

目前主要有兩種類型的CCD光敏元件，分別是線性CCD和矩陣性CCD。線性CCD用于高分辨率的靜態(tài)照相機，它每次只拍攝圖象的一條線，這與平板掃描儀掃描照片的方法相同。這種CCD精度高，速度慢，無法用來拍攝移動的物體，也無法使用閃光燈。

矩陣式CCD，它的每一個光敏元件代表圖象中的一個像素，當快門打開時，整個圖象一次同時曝光。通常矩陣式CCD用來處理色彩的方法有兩種。一種是將彩色濾鏡嵌在CCD矩陣中，相近的像素使用不同顏色的濾鏡。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M兩種排列方式。這兩種排列方式成像的原理都是一樣的。在記錄照片的過程中，相機內部的微處理器從每個像素獲得信號，將相鄰的四個點合成為一個像素點。該方法允許瞬間曝光，微處理器能運算地非常快。這就是大多數數碼相機CCD的成像原理。因為不是同點合成，其中包含著數學計算，因此這種CCD最大的缺陷是所產生的圖象總是無法達到如刀刻般的銳利。

二、CMOS

CMOS和CCD一樣同為在數碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶–電） 和 P（帶+電）級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點就是太容易出現雜點， 這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產生過熱的現象。

除了CCD和CMOS之外，還有富士公司獨家推出的SUPER CCD，SUPER CCD并沒有采用常規(guī)正方形二極管，而是使用了一種八邊形的二極管，像素是以蜂窩狀形式排列，并且單位像素的面積要比傳統(tǒng)的CCD大。將像素旋轉45度排列的結果是可以縮小對圖像拍攝無用的多余空間，光線集中的效率比較高，效率增加之后使感光性、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。

傳統(tǒng)CCD中的每個像素由一個二極管、控制信號路徑和電量傳輸路徑組成。SUPER CCD采用蜂窩狀的八邊二極管，原有的控制信號路徑被取消了，只需要一個方向的電量傳輸路徑即可，感光二極管就有更多的空間。SUPER CCD在排列結構上比普通CCD要緊密，此外像素的利用率較高，也就是說在同一尺寸下，SUPER CCD的感光二極管對光線的吸收程度也比較高，使感光度、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。

那為什么SUPER CCD的輸出像素會比有效像素高呢？我們知道CCD對綠色不很敏感，因此是以G-B-R-G來合成。各個合成的像素點實際上有一部分真實像素點是共用，因此圖象質量與理想狀態(tài)有一定差距，這就是為什么一些高端專業(yè)級數碼相機使用3CCD分別感受RGB三色光的原因。而SUPER CCD通過改變像素之間的排列關系，做到了R、G、B像素相當，在合成像素時也是以三個為一組。因此傳統(tǒng)CCD是四個合成一個像素點，其實只要三個就行了，浪費了一個，而SUPER CCD就發(fā)現了這一點，只用三個就能合成一個像素點。也就是說，CCD每4個點合成一個像素，每個點計算4次;SUPER CCD每3個點合成一個像素，每個點也是計算4次，因此SUPER CCD像素的利用率較傳統(tǒng)CCD高，生成的像素就多了。

三、CCD與CMOS的區(qū)別

技術的角度比較，CCD與CMOS的區(qū)別有如下四個方面的不同：

1.信息讀取方式

CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實施轉移后讀取，電荷信息轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復雜。CMOS光電傳感器經光電轉換后直接產生電流（或電壓）信號，信號讀取十分簡單。

2.速度

CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多。

3.電源及耗電量

CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大;CMOS光電傳感器只需使用一個電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢。

4.成像質量

CCD電荷耦合器制作技術起步早，技術成熟，采用PN結或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質量相對CMOS光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質量影響很大，使CMOS光電傳感器很長一段時間無法進入實用。近年，隨著CMOS電路消噪技術的不斷發(fā)展，為生產高密度優(yōu)質的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。

此外，CCD與CMOS兩種傳感器在“內部結構”和“外部結構”上都是不同的：

1.內部結構（傳感器本身的結構）

CCD的成像點為X-Y縱橫矩陣排列，每個成像點由一個光電二極管和其控制的一個鄰近電荷存儲區(qū)組成。光電二極管將光線（光量子）轉換為電荷（電子），聚集的電子數量與光線的強度成正比。在讀取這些電荷時，各行數據被移動到垂直電荷傳輸方向的緩存器中。每行的電荷信息被連續(xù)讀出，再通過電荷/電壓轉換器和放大器傳感。這種構造產生的圖像具有低噪音、高性能的特點。但是生產CCD需采用時鐘信號、偏壓技術，因此整個構造復雜，增大了耗電量，也增加了成本。

CMOS傳感器周圍的電子器件，如數字邏輯電路、時鐘驅動器以及模/數轉換器等，可在同一加工程序中得以集成。CMOS傳感器的構造如同一個存儲器，每個成像點包含一個光電二極管、一個電荷/電壓轉換單元、一個重新設置和選擇晶體管，以及一個放大器，覆蓋在整個傳感器上的是金屬互連器（計時應用和讀取信號）以及縱向排列的輸出信號互連器，它可以通過簡單的X-Y尋址技術讀取信號。

2.外部結構（傳感器在產品上的應用結構）

CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多。

CMOS光電傳感器的加工采用半導體廠家生產集成電路的流程，可以將數字相機的所有部件集成到一塊芯片上，如光敏元件、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換器、圖像信號處理器及控制器等，都可集成到一塊芯片上，還具有附加DRAM的優(yōu)點。只需要一個芯片就可以實現很多功能，因此采用CMOS芯片的光電圖像轉換系統(tǒng)的整體成本很低。

CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導體材料上，工作原理沒有本質的區(qū)別。CCD只有少數幾個廠商例如索尼、松下等掌握這種技術。而且CCD制造工藝較復雜，采用CCD的攝像頭價格都會相對比較貴。事實上經過技術改造，目前CCD和CMOS的實際效果的差距已經減小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多攝像頭生產廠商采用的CMOS感光元件。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準確。而CMOS的產品往往通透性一般，對實物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像質量和CCD還是有一定距離的。但由于低廉的價格以及高度的整合性，因此在攝像頭領域還是得到了廣泛的應用。