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电子元件与材料电子元件与材料指的是在电子设备中起到特定功能的组成部分和用于制造这些部件的材料。
电子元件和材料的发展与应用，对电子技术的进步和电子设备的性能提升起到了重要作用。
下面将简要介绍电子元件和材料的相关内容。
电子元件是指能够在电路中完成特定功能的器件，包括电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路等。
这些元件通过不同的方式来实现控制电流、电压和信号的传递和转换。
例如，电阻器能够阻碍电流的流动，电容器可以储存电荷，二极管可用于整流和开关信号，三极管可用于放大信号等。
元件的性能参数如电阻值、电容值、电感值、最大功率和工作温度等，决定了其在电路中具体应用的能力。
电子材料是制造电子元件的基础材料，包括半导体材料、导电材料、绝缘材料等。
半导体材料是制造集成电路的关键材料，如硅、砷化镓、硒化锌等。
导电材料主要用于电子电路中电流的导电，如铜、银、铝等。
绝缘材料主要用于保护电子元件，使其不受外界干扰和损坏，如硅胶、聚四氟乙烯等。
电子材料的物理和化学性能会直接影响电子元件的性能和稳定性。
随着科技的不断发展，电子元件和材料也在不断更新和改进。
微型化、高频化和多功能化是当前电子元件的发展趋势。
为了实现更小尺寸的元件，材料的性能需要有更高的稳定性和可靠性。
同时，对于高频应用，电子元件和材料需要具有更高的工作频率和低噪声。
此外，随着智能设备的普及和功能的增强，电子元件需要具备更多的功能和集成度。
因此，研究和开发新的电子元件和材料成为电子工程领域的重要课题。
总之，电子元件和材料在电子设备中起到必不可少的作用，是电子技术发展的基础。
电子元件的不断创新和材料的不断进步，将进一步推动电子技术的发展和电子设备的性能提升。
器件的工作原理及应用论文1. 引言本篇论文将介绍器件的工作原理及其应用。
我们将首先解释什么是器件，然后深入探讨器件的工作原理，并提供一些常见器件的应用案例。
2. 器件的定义器件是指一种能够将输入能量转换成特定输出的设备或装置。
它们在各种电子、通信、计算机和其他领域中起着重要的作用。
3. 器件的工作原理器件的工作原理基于不同的物理原理和原件结构。
3.1 电阻器电阻器是一种用来限制电流流动的器件。
其工作原理基于电阻材料对电流的阻碍。
它们常被用来控制电路中的电流和电压。
3.2 电容器电容器是一种用来储存电荷的器件。
其工作原理基于两个带电板之间的电场。
电容器常被用来平滑电流或储存电能。
3.3 二极管二极管是一种具有正负极的电子元件。
其工作原理基于正负载流子之间的行为差异。
二极管被广泛用于电子设备中作为整流器、开关和削波器等组件。
3.4 晶体管晶体管是一种用来放大和控制电流的器件。
其工作原理基于半导体材料的特性。
晶体管是现代电子器件中最重要的组成部分之一。
3.5 集成电路集成电路是由多个晶体管、电容器、电阻器等组件集成到单个芯片上的器件。
其工作原理基于电子元件之间的连接与配合关系。
集成电路在计算机、通信和消费电子等领域中有广泛的应用。
4. 器件的应用案例4.1 电子设备•手机：集成了微处理器、存储器、显示屏等器件，实现了通信、计算和娱乐功能。
•电视：利用显示器、电源、控制器等器件，播放视频和音频内容。
•智能家居：利用各种传感器和执行器（如温度传感器、灯光控制器），实现智能化的家居控制。
4.2 通信领域•路由器：利用集成了射频器件和处理器的芯片，将数据包从发送端路由到接收端。
•移动通信基站：使用各种射频器件和信号处理器，实现无线通信和基站覆盖。
4.3 医疗设备•心脏起搏器：使用集成了传感器和微处理器的芯片，监测心脏信号并传递电脉冲来维持心脏节律。
•人工呼吸机：利用电机、传感器和控制器，模拟人类呼吸过程，辅助患者的呼吸。
电子行业电子材料与元器件1. 介绍电子行业是现代社会中不可或缺的一部分，而电子材料与元器件是电子行业的基础。
本文将介绍电子材料与元器件的基本概念、分类及其在电子行业中的应用。
2. 电子材料2.1 电子材料的定义电子材料指的是在电子行业中用于制造电子产品的材料。
它们具有特殊的物理、化学特性，能够满足电子产品的功能要求。
2.2 电子材料的分类常见的电子材料可以分为以下几类：•半导体材料：如硅、锗等。
半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的导电特性，广泛应用于集成电路和光电器件等领域。
•金属材料：如铜、铝等。
金属材料具有良好的导电性能，常用于连接器、导线等电子元器件中。
•绝缘材料：如塑料、陶瓷等。
绝缘材料具有良好的绝缘性能，可用于电子元器件的绝缘衬底和外壳等部分。
•功能材料：如发光材料、磁性材料等。
功能材料能够赋予电子元器件特殊的功能，如显示器件中的发光材料和磁盘驱动器中的磁性材料。
2.3 电子材料的制备与性能电子材料的制备方式多种多样，包括化学合成、物理沉积、机械加工等方法。
制备出的电子材料应具备一定的物理性能，如导电性、绝缘性、发光性、磁性等，并且要满足电子元器件制造的工艺要求。
3. 电子元器件3.1 电子元器件的定义电子元器件是由电子材料制造而成，用于电子产品中的功能部件。
它们根据功能可分为被动元器件和主动元器件两大类。
3.2 被动元器件被动元器件是指在电路中不参与能量放大或者信号处理的元器件，主要用于对电路中电流、电压进行调整、分配以及保护等功能。
常见的被动元器件包括电阻器、电容器、电感器等。
3.3 主动元器件主动元器件是指能够对电流或电压进行控制，参与信号放大和处理的元器件。
常见的主动元器件包括二极管、晶体管、操作放大器等。
3.4 电子元器件的应用电子元器件广泛应用于各类电子产品中，包括通信设备、计算机、消费电子产品等。
它们承担着信号处理、功率放大、开关控制等重要功能，是电子产品实现各种功能的关键组成部分。
电子与电气工程中的电子材料与元器件制造技术电子与电气工程是一个广泛而重要的学科领域，涉及到了电力系统、电子器件、通信技术等多个方面。
其中，电子材料与元器件制造技术是电子与电气工程中的核心内容之一。
本文将从材料的选择与设计、元器件制造过程以及未来发展趋势等方面，探讨电子与电气工程中的电子材料与元器件制造技术。
一、材料的选择与设计在电子与电气工程中，材料的选择与设计是电子材料与元器件制造技术的基础。
材料的选择需要考虑到其物理特性、电学特性以及可靠性等因素。
例如，对于集成电路来说，硅材料是最常用的基底材料，因为硅具有良好的半导体特性和可加工性，适合用于制造微电子器件。
而对于电容器来说，电介质材料的选择则需要考虑到其介电常数、介电损耗以及耐电压等特性。
在材料的设计方面，需要综合考虑器件的功能需求、制造工艺以及成本等因素。
例如，在高频电子器件中，需要选择具有低损耗和高电导率的材料，以提高器件的工作效率。
同时，还需要考虑到材料的制造工艺，例如薄膜沉积、光刻和离子注入等工艺，以确保材料能够满足器件的制造要求。
二、元器件制造过程元器件制造过程是电子材料与元器件制造技术的核心环节。
它包括了材料的加工、器件的制造以及测试与封装等步骤。
首先，材料的加工是指将原始材料进行切割、清洗和涂覆等处理，以获得符合要求的材料形态。
例如，在集成电路的制造过程中，需要将硅片进行切割成小尺寸的芯片，并通过化学和物理方法进行清洗和涂覆，以去除杂质和形成合适的表面。
其次，器件的制造是指将加工好的材料进行组装和加工，以制造出具有特定功能的电子器件。
在制造过程中，需要使用到各种工艺技术，例如光刻、薄膜沉积和离子注入等。
通过这些工艺技术，可以在材料表面形成细微的结构和器件元件，如晶体管、电容器和电感等。
最后，测试与封装是指对制造好的器件进行性能测试，并将其封装为成品。
测试的目的是验证器件的电学特性和可靠性，以确保其符合设计要求。
封装则是将器件进行封装，以保护其免受外界环境的影响，并方便与其他器件的连接和使用。
电子元器件范文在现代科技飞速发展的时代，电子元器件成为了我们日常生活中不可或缺的重要元素。
从家用电器到通信设备，从医疗器械到交通工具，无不离开电子元器件的应用。
本文将从不同角度探讨电子元器件的范围及其在不同领域中的作用。
一、电子元器件的范围电子元器件是指用来改变电流和电压大小、控制电流和电压流向以及完成特定功能的装置或部件。
它包括了各种各样的电子器件，如二极管、晶体管、电阻、电容、电感、集成电路等。
其中，二极管是最基本的电子元件之一，它具有单向导电性，可以将电流限制在一个方向上流动；晶体管作为一种放大器件，能够放大电流和电压的信号；电阻用于控制电流的大小，使电子元器件能够正常工作等等。
二、电子元器件在通信领域的应用通信领域是电子元器件最广泛应用的领域之一。
无论是有线通信还是无线通信，电子元器件都起到了关键的作用。
例如，在手机通信系统中，射频器件、信号处理器件、电源管理器件等都是不可或缺的元件。
射频器件用于接收和发送无线信号，信号处理器件用于接收和处理信号，电源管理器件用于提供电力供应等。
这些元件的稳定性和性能直接影响到通信设备的质量和可靠性。
三、电子元器件在家用电器领域的应用家用电器是我们日常生活中最常见的领域之一，也是电子元器件的重要应用领域。
从电视机、冰箱到洗衣机、空调，几乎所有的家电产品都离不开电子元器件的支持。
例如，电视机中的图像处理器件和音频处理器件负责将信号转化为画面和声音；冰箱中的温度传感器和控制芯片能够精确地控制冷藏室和冷冻室的温度；洗衣机中的电机驱动器件和水位传感器能够实现自动洗涤等等。
四、电子元器件在医疗器械领域的应用医疗器械是人类健康事业中的重要组成部分，电子元器件在该领域的应用也日益广泛。
例如，心脏起搏器就是一种利用电子元器件来维持心脏正常跳动的设备；血糖仪利用传感器和处理器件检测和监测血糖水平；医用图像设备如核磁共振和X射线等利用各种电子元器件进行信号采集和处理。
这些器械的安全性和可靠性需要依赖高质量的电子元器件来保障。
电子材料与元器件电子材料与元器件是电子工程领域的重要组成部分，被广泛应用于各种电子设备中。
电子材料主要用于制造元器件，而元器件则是构成电子设备的基本组成部分。
电子材料包括半导体材料、导电材料、绝缘材料和磁性材料等。
其中，半导体材料是电子元器件制造中最为重要的一类材料。
半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的导电特性，可以通过施加外加电压来控制电流的流动。
常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。
导电材料包括金、银、铜等金属材料，用于传导电流。
绝缘材料则用于隔离电路中的电流，常见的绝缘材料有玻璃纤维、陶瓷等。
磁性材料则具有的特殊的磁化性能，广泛应用于电子元器件中。
元器件则是电子设备中的功能性部件。
常见的元器件有电阻、电容、电感、二极管、晶体管、集成电路等。
电子元器件根据功能的不同被分为被动元器件和主动元器件。
被动元器件如电阻、电容、电感等不具备放大和开关功能，主要用于控制电路中的电阻、电容、电感等物理量。
而主动元器件如二极管、晶体管、集成电路等具备放大和开关功能，可以对电路中的信号进行放大、开关等控制动作。
电子材料与元器件的发展与进步促进了电子技术的快速发展。
随着科技的进步，电子材料正朝着更高性能、更小尺寸、更低功耗的方向发展。
例如，半导体材料的尺寸正不断缩小，电子器件的工作频率不断提高。
同时，新的材料如有机材料、纳米材料等也在电子材料领域广泛研究和应用。
电子材料与元器件的应用范围非常广泛，涵盖了电子通信、计算机、消费电子、医疗设备、航天航空等领域。
电子材料与元器件的性能和可靠性直接关系到整个设备的性能和可靠性。
因此，在电子工程领域，对电子材料与元器件的研究和应用是十分重要的。
总之，电子材料与元器件作为电子工程领域的重要组成部分，对电子设备的性能和可靠性有着直接的影响。
随着科技的不断发展，电子材料与元器件的研究与应用也在不断进步，为电子技术的发展提供了强大的支持。
电子元件与材料电子元件与材料在现代电子工业中起着重要的作用。
本文将从电子元件和材料的定义、种类及应用领域等方面来探讨这个话题。
一、电子元件电子元件是指能够控制电流和电压的器件，用于构成电路并实现特定功能。
电子元件可以分为被动元件和主动元件两大类。
1. 被动元件被动元件是指不具备放大功能的元件，主要用于传输和转换电能。
常见的被动元件包括电阻器、电容器和电感器等。
电阻器用来限制电流的流动，电容器用来储存电荷，电感器则用来储存磁能。
2. 主动元件主动元件是指具备放大功能的元件，常用于放大电流和电压。
最常见的主动元件是晶体管，它能够放大小信号并实现开关功能。
其他常见的主动元件包括二极管和三极管等。
二、电子材料电子材料是制造电子元件的原材料，其性能直接影响元件的品质和性能。
电子材料可以分为导电材料、绝缘材料和半导体材料三大类。
1. 导电材料导电材料具备良好的导电性能，能够传输电流和电荷。
金属是最常用的导电材料，因其电子可自由运动。
铜和银是电子元件中常用的导电材料，它们导电性能好而且成本低廉。
2. 绝缘材料绝缘材料被用于隔离导电材料和控制电流的流动。
常见的绝缘材料包括塑料、陶瓷和玻璃等。
它们具备良好的绝缘性能，能够阻止电流的流动。
3. 半导体材料半导体材料具备介于导电材料和绝缘材料之间的特性，其电导率介于导体和绝缘体之间。
最常见的半导体材料是硅和锗。
半导体材料可通过加入杂质来改变其导电性能，实现电子元器件的控制和放大功能。
三、电子元件与材料的应用电子元件和材料在各个领域都有广泛的应用。
1. 通信领域电子元件和材料在通信领域起着关键的作用。
如手机、电视机、无线网络设备等都离不开电子元件的支持。
电子材料的特性和性能对电子产品的信号传输和接收起着决定性的影响。
2. 电力领域电子元件和材料在电力领域中用于发电、输电和配电等重要环节。
电力变压器、电力电容器等都需要依赖电子元件和材料来实现能量的转换和传输。
3. 汽车工业现代汽车中几乎使用了数以千计的电子元件和材料。
电子元器件选型及应用论文电子元器件的选型及应用是电子工程技术中的一个重要环节。
电子元器件的选型涉及到多个因素，包括性能要求、可靠性、成本和供应等方面。
在应用中，合理的选型能够满足设计要求，提高产品的性能和可靠性。
电子元器件的选型首先需要考虑其性能要求。
比如，对于模拟电路设计，需要选择具有低噪声、低失真、高线性度等特点的元器件，以提高信号的质量和精度。
对于数字电路设计，需要选择响应速度快、功耗低的元器件，以提高系统的运算速度和效率。
其次，电子元器件的可靠性也是选型的重要因素。
在一些特殊环境下，如高温、高湿等条件，需要选择具有良好稳定性和耐受性能的元器件。
同时，元器件的可靠性还与其使用寿命、失效率等相关。
因此，在选型时需要参考相关的可靠性测试数据和厂商的信誉。
成本是选型的另一个重要因素。
不同品牌、不同规格的电子元器件价格差异很大。
在选型时需要综合考虑产品的性能需求和成本预算，选择性价比高的元器件。
此外，还要考虑元器件的供应问题，是否有足够的库存和长期供应能力。
在实际应用中，电子元器件的选型涉及到多个方面。
以集成电路为例，对于数字信号处理需要高速运算的场合，可以选择FPGA（现场可编程门阵列）；对于高精度模拟信号处理需要，可以选择高性能的ADC（模数转换器）或DAC（数模转换器）；对于通信应用中频段宽广的放大器，可以选择宽带放大器等。
在电源系统设计中，需要选型适当的电源管理芯片，以提供稳定的工作电压和电流。
选择合适的放大器芯片和滤波器器件，以提高音频或射频信号质量。
在电路保护设计中，需要选型带有短路保护、过流保护、过热保护等功能的保护芯片。
总之，电子元器件的选型及应用是一个综合考虑多个因素的过程，需要根据具体的需求进行合理的选择。
通过选择合适的元器件，可以提高电子产品的性能和可靠性，降低系统的成本。
因此，在电子工程设计中，选型的重要性不可忽视。
电子电气工程中的电子材料与元器件技术电子电气工程是现代科技领域中的重要学科，它涵盖了各种电子设备、电路和电力系统的设计、开发和运维。
在这个领域中，电子材料与元器件技术是至关重要的一部分，它们为电子设备的功能和性能提供了基础支持。
一、电子材料电子材料是指在电子设备中用于传递电子能量或控制电子流动的材料。
常见的电子材料包括半导体材料、金属材料和绝缘材料等。
半导体材料是电子电气工程中最重要的材料之一，它具有介于导体和绝缘体之间的电导率，可以通过控制电流的流动来实现信号的处理和放大。
常见的半导体材料有硅和锗等。
除了半导体材料，金属材料也在电子电气工程中扮演着重要的角色。
金属材料具有良好的导电性能和机械强度，常用于电子设备的导线、接触点和散热器等部件。
铜和铝是常见的金属材料，它们具有良好的导电性能和可加工性，被广泛应用于电气工程中。
绝缘材料是电子电气工程中用于隔离电流和保护电子设备的材料。
它具有良好的绝缘性能和耐高温性能，可以有效地防止电流泄漏和电路短路。
常见的绝缘材料有塑料、橡胶和陶瓷等。
这些材料在电子设备中被广泛应用于绝缘层、壳体和密封件等部件。
二、电子元器件技术电子元器件是电子电气工程中的基本构成单元，它们通过组合和连接形成各种电路，实现电流的控制和信号的处理。
常见的电子元器件包括二极管、晶体管、电容器和电阻器等。
二极管是一种具有单向导电性的元器件，它可以将电流限制在一个方向上流动。
二极管常用于整流电路和信号检测电路中，实现电流的转换和信号的检测。
晶体管是一种具有放大和开关功能的元器件，它可以通过控制电流的小变化来实现信号的放大和处理。
晶体管常用于放大器、开关和逻辑电路等应用中。
电容器是一种可以存储电荷的元器件，它可以在电路中储存能量并调节电流的变化速度。
电容器常用于滤波电路和振荡电路中，实现电流的平滑和信号的产生。
电阻器是一种用于限制电流流动的元器件，它可以通过调节电阻值来控制电流的大小。
电阻器常用于电流限制和电压分压等应用中。
电子元器件的材料与性能研究在当今科技高速发展的时代，电子元器件扮演着至关重要的角色。
从智能手机到航空航天，从医疗设备到智能家居，几乎所有的现代技术产品都依赖于各种电子元器件的协同工作。
而电子元器件的性能和质量，很大程度上取决于其所使用的材料。
因此，对电子元器件的材料与性能进行深入研究，具有极其重要的意义。
电子元器件所使用的材料种类繁多，常见的包括导体、半导体和绝缘体。
导体材料如铜、铝等，具有良好的导电性，常用于制作导线和连接器。
半导体材料如硅、锗等，则是集成电路的核心材料，其导电性能可以通过掺杂等方式进行精确控制，从而实现各种逻辑和存储功能。
绝缘体材料如陶瓷、塑料等，用于隔离和保护电子元器件，防止短路和漏电。
在半导体材料中，硅无疑是最广泛应用的材料之一。
硅具有良好的稳定性、丰富的资源和成熟的制造工艺。
通过在硅中掺入不同的杂质元素，如硼、磷等，可以改变其电学性能，制造出 P 型半导体和 N 型半导体。
这些不同类型的半导体相互结合，形成 PN 结，构成了二极管、晶体管等基本电子元器件的基础。
然而，随着技术的不断进步，对电子元器件的性能要求越来越高，传统的硅材料逐渐面临一些挑战。
例如，在高频和高速应用中，硅的性能表现不尽人意。
因此，一些新型的半导体材料如砷化镓、氮化镓等开始受到关注。
砷化镓具有比硅更高的电子迁移率，在高频和高速器件方面具有明显的优势。
它被广泛应用于微波通信、卫星通信等领域。
氮化镓则具有更高的击穿电场强度和更宽的禁带宽度，适合用于制造高功率、高温和高频的电子器件，如功率放大器、蓝光 LED 等。
除了半导体材料，导体材料的性能也对电子元器件的性能有着重要影响。
例如，在集成电路中，导线的电阻会导致信号延迟和能量损耗。
为了降低电阻，采用铜代替铝作为导线材料已经成为一种趋势。
铜具有更低的电阻率和更好的电迁移性能，可以提高集成电路的速度和集成度。
同时，电子元器件的性能还受到材料的物理和化学性质的影响。
CMOS图像传感器工作原理和应用姓名：学院：班级：组号：日期：2014年12月9日摘要随着集成电路制造工艺技术的发展和集成电路设计水平的不断提高，基于CMOS集成电路工艺技术制造的CMOS图像传感器由于其集成度高、功耗低、体积小、工艺简单、成本低且开发周期较短等优势，目前在诸多领域得到了广泛的应用，特别是数码产品如数码相机、照相手机的图像传感器应用方面，市场前景广泛，因此对CMOS图像传感器的研究与开发有着非常高的市场价值。
本文首先介绍了CMOS图像传感器的发展历程和工作原理及应用现状。
随后叙述了CMOS图像传感器的像元、结构及工作原理，着重说明了成像原理和图像信号的读取和处理过程，以及在数字摄像机，数码相机，彩信手机中的应用方式。
一、CMOS图像传感器的发展历史上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念：互补金属氧化物半导体图像传感器CMOS —Complementary Metal Oxide Semiconductor电荷耦合器件图像传感器（CCD）CMOS与CCD图像传感器的研究几乎是同时起步，固体图像传感器得到了迅速发展。
CMOS图像传感器：由于受当时工艺水平的限制，图像质量差、分辨率低、噪声降不下来，因而没有得到重视和发展。
CCD图像传感器：光照灵敏度高、噪音低、像素少等优点一直主宰着图像传感器市场。
由于集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器过去存在的缺点，现在都可以找到办法克服，而且它固有的优点更是CCD器件所无法比拟的，因而它再次成为研究的热点。
1970年,CMOS图像传感器在NASA的喷气推进实验室JPL制造成功，80年代末，英国爱丁堡大学成功试制出了世界第一块单片CMOS型图像传感器件，1995年像元数为（128×128）的高性能CMOS 有源像素图像传感器由喷气推进实验室首先研制成功。
1997年英国爱丁堡VLSI Version公司首次实现了CMOS图像传感器的商品化。
2000年日本东芝公司和美国斯坦福大学采用0.35mm技术开发的CMOS-APS，成为开发超微型CMOS摄像机的主流产品。
2000年9月美国Foveon和国家半导体公司采用0.18mm CMOS工艺开发出1600万像素（4096×4096）CMOS图像传感器。
到目前为止, 在开发CMOS图象传感器中所采用的关键技术可归纳如下：(1) 相关双取样 (CD ) 电路技术；(2) 微透镜阵列制备技术；(3) 彩色滤波器阵列技术；(4) 数字信号处理 (DSP) 技术；(5) 抑制噪声电路技术；(6) 模拟数字转换 (A/D ) 技术；(7) 亚微米和深亚微米光刻技术。
二、CMOS图像传感器相关技术2.1像元结构和工作原理CMOS图像传感器的光电转换原理与CCD基本相同，其光敏单元受到光照后产生光生电子。
而信号的读出方法却与CCD不同，每个CMOS源像素传感单元都有自己的缓冲放大器，而且可以被单独选址和读出。
图2-1上部给出了MOS三极管和光敏二极管组成的相当于一个像元的结构剖面，在光积分期间，MOS三极管截止，光敏二极管随入射光的强弱产生对应的载流子并存储在源极的P．N结部位上[1]。
当积分期结束时，扫描脉冲加在MOS三极管的栅极上，使其导通，光敏二极管复位到参考电位，并引起视频电流在负载上流过，其大小与入射光强对应。
图2-1下部给出了-个具体的像元结构，由图可知，MOS三极管源极P．N结起光电变换和载流子存储作用，当栅极加有脉冲信号时，视频信号被读出。
图2-l 光敏二极管和CMOS三极管组成的光电转换及光电存储元件和开关模型如果将上述的多个像元集成在一块，便可以构成自扫描CMOS型一维摄像传感器。
2.2 CMOS图像传感器阵列结构图2-3所示的是CMOS像敏元阵列结构，它由水平移位寄存器、垂直移位寄存器和CMOS像敏元阵列组成。
图2-4是CMOS摄像器件的原理框图。
如前所述，各MOS 晶体管在水平和垂直扫描电路的脉冲驱动下起开关作用。
水平移位寄存器从左至右顺次地接通起水平扫描作用的MOS晶体管，也就是寻址列的作用，垂直移位寄存器顺次地寻址列阵的各行。
每个像元由光敏二极管和起垂直开关作用的MOS晶体管组成，在水平移位寄存器产生的脉冲作用下顺次接通水平开关，在垂直移位寄存器产生的脉冲作用下接通垂直开关，于是顺次给像元的光敏二极管加上参考电压(偏压)。
被光照的二极管产生载流子使结电容放电，这就是积分期间信号的积累过程。
而上述接通偏压的过程同时也是信号读出过程。
在负载上形成的视频信号大小正比于该像元上的光照强弱。
图2-3 CMOS像敏元列阵结构图2-4 CMOS摄像器件原理框图1一垂直移位寄存器：2一水平移位寄存器；3一水平扫描开关；4一垂直扫描开关；5一像敏元阵列；6一信号线；7一像敏元2.3 CMOS图像传感器的功能结构及工作原理本节主要论述CMOS图像传感器采集图像的过程及CMOS图像传感器的读出电路。
如图2-10所示，给出了CMOS图像传感器结构框图信号流程图，首先，景物通过成像透镜聚焦到图像传感器阵列上，而图像传感器阵列是一个二维的像素阵列，每一个像素上都包括一个光敏二极管，每个像素中的光敏二极管将其阵列表面的光强转换为电信号，然后通过行选择电路和列选择电路选取希望操作的像素，并将像素上的电信号读取出来，放大后送相关双采样CDS电路处理，相关双采样是高质量器件用来消除一些干扰的重要方法，其基本原理是由图像传感器引出两路输出，一路为实时信号，另外一路为参考信号，通过两路信号的差分去掉相同或相关的干扰信号，这种方法可以减少KTC噪声、复位噪声和固定模式噪声FPN(Fixed Pattern Noise)，同时也可以降低1／f噪声，提高了信噪比[12] 13]，此外，它还可以完成信号积分、放大、采样、保持等功能。
然后信号输出到模拟／数字转换器上变换成数字信号输出。
图2-10 CMOS图像传感器结构及信号流程图三、CMOS图像传感器应用3.1 数字摄像机现在市场上数字摄像机的品种已经很多了，多数使用CMOS彩色图像传感器制成，可以是线型图像传感器，也可以是面型图像传感器。
其结构图如图3-1所示。
图3-1 数字摄像机基本结构对变化的外界景物连续拍摄图片，只要拍摄速度超过24幅／s，再按同样的速度播放这些图片，可以重现变化的外界景物，这是利用了人眼的视觉暂留原理。
外界景物通过镜头照射到COMS彩色图像传感器上，CMOS彩色图像传感器在扫描电路的控制下，可将变化的外界景物以25幅／s图像的速度转换为串行模拟脉冲信号输出。
该串行模拟脉冲信号经A／D转换器转换为数字信号，由于信号量很大，所以还要进行信号数据压缩。
压缩后的信号数据可存储在存储卡上，日本松下最新推出的P2存储卡容量可达64GB，也可以存储在专用的数码录像磁带上。
数字摄像机使用2／3in 57万像素(摄像区域为33万像素)的高精度CMOS彩色图像传感器芯片。
3.2 数码相机数码相机的结构与数字摄像机相似，只不过数码相机拍摄的是静止图像。
数码相机的基本结构如图3-2所示。
图3-1 数码相机基本结构变化的外界景物通过镜头照射到CMOS彩色图像传感器上，当使用者感到图像满意时，可由取景器电路发出信号锁定，再由CMOS彩色图像传感器转换为串行模拟脉冲信号输出。
该串行模拟脉冲信号由放大器放大，再由A／D转换器转换为数字信号，存储在PCMCIA卡(个人电脑存储卡国际接口标准)上。
该存储卡上的图像数据可送微型计算机显示和保存。
A／D转换器输出的数字图像信号也可由串行口直接送微型计算机显示和保存。
数码相机通常被划分为高端(400万像素以上)、中端(330万像素、210万像素)与低端(百万像素以下)三种产品。
中端数码相机使用l／2in 330万像素(有效像素为2048×1536)的CMOS彩色图像传感器，芯片面积为35mm胶片的1/5．35。
现在已有中、高端数码相机使用的CMOS彩色图像传感器推出。
2/3in CMOS芯片830万像素(有效像素为3264×2448)，可输如300dpi(每英寸点数)的l .88in x8.16in幅面的相片现。
在已有1400万像素的高端数码相机。
3.3 CMOS数字摄像机美国Omni Vison公司推出的由OV7610型CMOS彩色数字图像芯片和OV511型高级摄像机以及USB接口芯片所组成的USB摄像机，其分辨率高达640 x 480，适用于通过通用串行总线传输的视频系统。
OV511型高级摄像机的推出，可使得PC机能以更加实时的方法获取大量视频信息，其压缩芯片的压缩比可以达到7:1，从而保证了图像传感器到PC机的快速图像传输。
对于CIF图像格式，OV511型可支持高达30帧/秒的传输速率、减少了低带宽应用中通常会出现的图像跳动现象。
OV511型作为高性能的USB接口的控制器，它具有足够的灵活性，适合包括视频会议、视频电子邮件、计算机多媒体和保安监控等场合应用。
其他领域应用CMOS图像传感器是一种多功能传感器，由于它兼具CCD图像传感器的性能，因此可进入CCD的应用领域，但它又有自己独特的优点，所以开拓了许多新的应用领域。
除了上述介绍的主要应用之外，CMOS图像传感器还可应用于数字静态摄像机和医用小型摄像机等。
例如，心脏外科医生可以在患者胸部安装一个小“硅眼”，以便在手术后监视手术效果，CCD就很难实现这种应用。
四、CMOS图像传感器的未来发展趋势目前 CMOS 图像传感器的研究热点主要有以下几个方面:(1)多功能、智能化。
传统的图像传感器仅局限于获取被摄对象的图像, 图像的传输和处理需要单独的硬件和软件来完成。
由于 CMOS 图像传感器在系统集成上的优点, 可以从系统级水平来设计芯片。
如可以在芯片内集成相应的功能部件应用于特定领域, 如 Transchip 公司开发的高质量手机用摄像机,内部集成了 ISP, 并整合了 JPEG 图像压缩功能。
也可以从通用角度考虑, 在芯片内部集成通用微处理器(如 Trimedia Processor)。
为了消除数字图像传输的瓶颈, 还可以将高速图像传输技术( 如 Firewire、USB、基于 LVDS 的高速并行传输) 集成到同一块芯片上,形成片上系统型数字相机 (Digital Camera System onChip) 和智能 CMOS 图像传感器 (Intelligent CMOSImage Sensor)。
斯坦福大学的 PDC(ProgrammableDigital Camera) 研究小组和一些专业厂商合作, 在新的图像处理算法、体系结构、电路设计以及单片 PDC的研究方面取了一些令人瞩目的果。
