CCD传感器和CMOS传感器特点对比

　　目前市场上有CCD和CMOS两种用于工业相机的图像芯片，视觉应用中采用哪种芯片，完全要视具体情形而定。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。

　　

 

　　灵敏度对比

　　CCD灵敏度比CMOS灵敏度高。由于传统CMOS传感器成像设计是每个象素至少由一个感光二极管、一个放大器与一个A/D转换电路构成。这样使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。

　　

 

　　而对于后期新技术开发的各种背照式CMOS产品，由于在结构上设计有大大的改善，可以将感光二极管放在感应器表面，而其它电子元件放在感应器下面，这样大大的提高感应器灵敏度。

　　

 

　　分辨率对比

　　CCD分辨率高高于CMOS分辨率。由于CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器的复杂，其象素尺寸很难达到CCD传感器的水平。因此，在感应器相同尺寸的较小面积的情况下，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。

　　

 

　　而比较大面积的传感器时，结果则不同，但是目前市面上大面积的CCD更是少见，一般为2/3’。而CMOS在大面积尺寸上有较完美的表现，如1’及以上的尺寸，可以做到很高的分辨率，也可以做到清晰的图像效果，但是一般应用在单反相机中。

　　

 

　　成本对比

　　CCD成本相对偏高。由于CMOS传感器采用半导体电路最常用的CMOS工艺，可以方便地将自动增益控制电路、相关双取样电路、DSP等周边电路集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本预算。

　　

 

　　另外，由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素运行出错，就会导致一整排的数据不能传送。因此从制造成本上说，控制CCD传感器的良率比CMOS传感器困难许多，间接的导致了成本的上涨。

　　即使有经验的制造商也很难段时间内将良率突破 50%的水平，因此，CCD传感器的成本明显高于CMOS传感器。

　　

 

　　噪声对比

　　CMOS噪声比较高，主要是CMOS传感器的每个感光二极管都需要配备一个放大器，由于放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致。而CCD传感器只有一个放大器放在芯片边缘上，相比之下，CMOS传感器的噪声会增加很多，影响图像质量。

　　

 

　　采集速度对比

　　CCD采集速度比较低，这里讲的采集速度，不是指采集单张图片所需要的时间，而是指相机的连拍速度。CCD由于需要电荷连续传递，因此其连续采集速度会低于CMOS。

　　因此当像素较高时，如常用的1600万像素民用相机，CCD的连拍速度可能只有2帧每秒，但是CMOS的可能做到10帧每秒。所以在民用相机的选择下，做高速高分辨率图像采集分析时，一般优先选择CMOS的相机。而在工业领域，则优先选择CCD相机。

　　

 

　　功耗对比

　　CCD功耗比较高，因为CCD传感器为被动式采集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，通常外加电压需要达到12~18V。而CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出。

　　因此，CCD传感器需要在电源电路设计上下考虑功耗问题，而高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。

　　

 

　　发展前景

　　由于技术原因，目前行业CCD芯片的占有率相对较少，而且CCD芯片的工业相机成本相对较贵，这对于其发展也是一个阻碍。

　　目前，CMOS 是高速成像青睐的技术，由于制造简单，国内众多厂商都可以自己生产，技术上也可以快速成型。正因为这样，其发展前景会更理想，而且同样分辨率的产品，CMOS的成本也是一大优势，这也会推动CMOS的高速发展。