CCD介紹

　　CCD是由為數(shù)眾多的微小光電二極管及譯碼尋址電路構成的固態(tài)電子感光成像部件。光電二極管的排列方式有兩種。一種是平面陣列，多個光電二極管排列成一個平面，同時感受光信號(色彩、強度等)，工作原理與傳統(tǒng)的膠卷相似，這種方式感光速度快，但造價高。另一種是條狀陣列，多個光電二極管排列成一條直線，逐行進行感光成像，并逐行把光信號傳輸?shù)綌?shù)碼相機的存儲介質(zhì)中，工作原理與掃描儀相似。這種方式感光時間長，但工藝簡單，成像質(zhì)量較高。

CMOS介紹

　　CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor），它的中文名稱是“互補性氧化金屬半導體”。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(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。同樣，CMOS的尺寸大小影響感光性能的效果，面積越大感光性能越好。CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)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(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。不過現(xiàn)在量產(chǎn)的高檔CMOS已經(jīng)基本消除了此類問題。

對比：

　整體來說，CCD 與 CMOS兩種設計的應用，反應在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪點與耗電量等，不同類型的差異：

　　ISO 感光度差異：由于 CMOS 每個像素包含了放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路，過多的額外設備壓縮單一像素的感光區(qū)域的表面積，因此 相同像素下，同樣大小之感光器尺寸，CMOS的感光度會低于CCD。

　　成本差異：CMOS 應用半導體工業(yè)常用的 MOS制程，可以一次整合全部周邊設施于單晶片中，節(jié)省加工晶片所需負擔的成本 和良率的損失；相對地 CCD 采用電荷傳遞的方式輸出資訊，必須另辟傳輸通道，如果通道中有一個像素故障（Fail），就會導致一整排的 訊號壅塞，無法傳遞，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟傳輸通道和外加 ADC 等周邊，CCD的制造成本相對高于CMOS。

　　解析度差異：在第一點“感光度差異”中，由于 CCMOS 每個像素的結構比 CCD 復雜，其感光開口不及CCD大， 相對比較相同尺寸的CCD與CMOS感光器時，CCD感光器的解析度通常會優(yōu)于CMOS。不過，如果跳脫尺寸限制，目前業(yè)界的CMOS 感光原件已經(jīng)可達到1400萬 像素 / 全片幅的設計，CMOS 技術在量率上的優(yōu)勢可以克服大尺寸感光原件制造上的困難，特別是全片幅 24mm-by-36mm 這樣的大小。

　　噪點差異：由于CMOS每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器，如果以百萬像素計，那么就需要百萬個以上的 ADC 放大器，雖然是統(tǒng)一制造下的產(chǎn)品，但是每個放大器或多或少都有些微的差異存在，很難達到放大同步的效果，對比單一個放大器的CCD，CMOS最終計算出的噪點就比較多。

　　耗電量差異：CMOS的影像電荷驅(qū)動方式為主動式，感光二極體所產(chǎn)生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出；但CCD卻為被動式， 必須外加電壓讓每個像素中的電荷移動至傳輸通道。而這外加電壓通常需要12伏特（V）以上的水平，因此 CCD還必須要有更精密的電源線路設計和耐壓強度，高驅(qū)動電壓使 CCD 的電量遠高于CMOS。

　CMOS與CCD的爭論由來已久，其感光器是數(shù)碼相機的核心，也是最關鍵的技術。目前數(shù)碼相機的感應器只有CCD感應器和CMOS感應器。到目前為止，市面上絕大多數(shù)的消費級別以及高端數(shù)碼相機都使用CCD作為感應器；CMOS感應器則作為低端產(chǎn)品應用于一些攝想頭和簡易電腦相機上，若有哪家攝像頭廠商生產(chǎn)的攝想頭使用CCD感應器，廠商一定會不遺余力地以其作為賣點大肆宣傳，甚至冠以“數(shù)碼相機”之名。一時間，是否具有CCD感應器變成了人們判斷數(shù)碼相機檔次的標準之一。來看看這兩種感光器的原理：CCD（Charge Coupled Device ，感光耦合組件），是一種可以記錄光線變化的半導體組件。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(chǎn)生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫面。CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互補性氧化金屬半導體）和CCD一樣同為在數(shù)字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(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。

盡管CCD在影像品質(zhì)等各方面均優(yōu)于CMOS，但不可否認的CMOS具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。由于數(shù)碼影像的需求熱烈，CMOS的低成本和穩(wěn)定供貨，成為廠商的最愛，也因此其制造技術不斷地改良更新，使得CCD與CMOS兩者的差異逐漸縮小。新一代的CCD朝向耗電量減少作為改進目標，以期進入照相手機的行動通訊市場；CMOS系列，則開始朝向大尺寸面積與高速影像處理晶片統(tǒng)合，藉由后續(xù)的影像處理修正噪點以及畫質(zhì)表現(xiàn)，目前的情況是，許多低檔入門型的數(shù)碼相機使用廉價的低檔CMOS芯片，成像質(zhì)量比較差。普及型、高級型及專業(yè)型數(shù)碼相機使用不同檔次的CCD，個別專業(yè)型或準專業(yè)型數(shù)碼相機使用高級的CMOS芯片。代表成像技術X3芯片實際也是一種CMOS芯片。CCD可以說是近幾年來壟斷了整個消費DC市場，不過也正因為CCD天生的限制，使得DC很難實現(xiàn)全像素高速連拍和1080p攝錄；CMOS技術這幾年得到長足的發(fā)展，畫質(zhì)和控噪得到大幅提升，同時也具備了高速連拍的能力，而隨著尼康、索尼開始在單反上使用CMOS，也說明了CMOS的技術正在得到認可。

　說到底CCD與CMOS孰優(yōu)孰劣不能一概而論，但一般而言，普及型的數(shù)碼相機中使用CCD芯片的成像質(zhì)量要好一些。