来历：EETOP编译自allaboutcircuits
光子和电子
电子成像的基本前提是，光能以保存视觉信息的方法转化为电能，从而使咱们也可以重建场景的光学特性。光子和电子之间的这种可猜测的相互作用，启动了捕捉数字图画的进程。在入射光子传递的能量被转化为电能后，体系有必要具有某种方法来量化这种能量，并将其存储为数值序列（或矩阵）。
在大多数图画传感器中，从光到电的转化是由光电二极管完结的，它是一个PN结，其结构有利于发生呼应入射光的电子空穴对。
光电二极管一般由硅制成，但其他半导体资料（如砷化铟、锑化铟、碲化汞镉等）也被用于各种特别用处。
Pinned型光电二极管
图画传感器技能的一个重要前进是研究人员发明了一种Pinned型的光电二极管。在上图中，光电二极管与一般二极管相同，由一个p型区域和一个n型区域组成。
Pinned型光电二极管有一个额定的区域，由高度掺杂的p型（简称p+）半导体制成；如图所示，它比其他两个区域更薄。
该图展现了集成到图画传感器中的Pinned光电二极管的结构
在1980年代引进的Pinned光电二极管处理了与光发生的电荷推迟搬运相关的问题（称为 "滞后"）。Pinned式光电二极管还供给了较高的量子功率、改善的噪声功用和较低的暗电流（咱们将在本系列的后边再谈这些概念）。
现在，简直一切CCD和CMOS图画传感器中的光敏元件都是Pinned光电二极管。
图画传感器的类型
两种首要的成像技能是CCD（电荷耦合器件）和CMOS。
此外还有一些其他类型的传感器，比方NMOS传感器用于光谱学，微型测光仪供给红外热成像的灵敏度，而特别运用或许会运用连接到定制放大器电路的光电二极管阵列。
尽管如此，咱们将专心于CCD和CMOS。这两个惯例传感器类别涵盖了十分广泛的运用和功用。
CCD与CMOS
好像人们都会被“哪个更好？”的价值判别所招引。比方外表装置仍是通孔？BJT或FET？佳能仍是尼康？Windows或Mac（或Linux）？这样一些问题很少有有意义的答案，即使是比较单个的特性也会有困难。
那么，CMOS或CCD哪个更好？传统的比较是这样的：CCD具有更低的噪声，更好的像素间均匀性，而且以杰出的图画质量而享有盛誉。CMOS传感器供给了更高的集成度-下降了电路规划人员的作业复杂度-并下降了功耗。
我并不是说此评价是不精确的，但其实用性有限。在很大程度上取决于您对传感器的需求以及您的要求和优先级。
此外技能一日千里，投入到数字成像研制中的很多资金或许会逐步改动CCD与CMOS的格式。
其次，图画传感器不会发生图画。它是数字成像体系中的一个组成部分（当然是很重要的组成部分），而且体系发生的感知图画质量不只取决于传感器，还取决于更多要素。毫无疑问，就某些光电特性而言，CCD的功用要优于CMOS传感器，。可是将CCD与更高的全体图画质量联系起来好像有点不太合理。
体系规划的考虑
一个根据CCD传感器的体系需求很多的规划投入。CCD需求各种非逻辑电平的电源和操控电压(包含负电压)，有必要运用到传感器上的时序或许十分复杂。传感器发生的图画“数据”是一个需求精密放大和采样的模仿波形，当然，任何信号处理或数据转化电路都有或许引进噪声。
低噪声功用始于CCD，但并没有到此为止-咱们一定要尽力将整个信号链中的噪声降至最低。
CCD输出波形
CMOS图画传感器的状况天壤之别。它们的作业方法更像是规范的集成电路，具有逻辑电平的电压源，片上图画处理和数字输出数据。您或许还需求处理一些额定的图画噪声，可是在许多运用中，这关于大幅度的下降规划复杂性、开发本钱和压力来说是一个很小的价值。
图画处理不是一个典型的微操控器的使命，尤其是当你运用高帧率或高分辨率传感器时。大多数运用将获益于数字信号处理器或FPGA的核算才能。
还需求细心考虑紧缩，尤其是当您需求将图画存储在内存中或以无线方法传输图画时。这可以终究靠软件或可编程硬件来履行。
