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集成电路CMOS图像传感器测试方法-编制说明

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国家标准《集成电路CMOS图像传感器测试方法》
（征求意见稿）编制说明
一、工作简况
1．任务来源
本标准任务来源于“军民融合标准转换项目”，项目计划编号为20182264-T-339。

本标准由中国科学院提出，由全国半导体器件标准化技术委员会集成电路分技术委员会（SAC/TC78SC2）归口，由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所负责起草。

2、主要工作过程
本标准于2017年7月由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所作为主体单位通过“军民融合标准转换项目”完成申请，于2018年11月通过立项评审，由主要承办单位中国科学院长春光学精密机械与物理研究所和两家副主办单位重庆光电技术研究所和天津大学共同成立了编制组。

2018年11月~2019年2月，编制组开展了大量的调研工作，包括国内外的有关现有标准，以及国内外各类型CMOS图像传感器的测试及应用情况，开始起草标准草案。

调研的标准包括ESA/SCC Basic Specification NO.25000 《ELECTRO-OPTICAL TEST METHODS FOR CHARGE COUPLED DEVICES》、EMVA1288 《Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras》、GJB7951-2012《电荷耦合成像器件测试方法》等相关的国内外标准。

2019年3月~2019年7月，编制组编制完成了标准征求意见稿。

2019年8月~2019年10月，编制组将标准征求意见稿发送国内各有关单位征求意见，同时通过国家标准委系统在网上公开征求意见。

3、标准编制的主要成员单位及其所做的工作
本标准的主要承办单位是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，副主办单位为重庆光电技术研究所和天津大学。

三家单位共同成立了标准编制组，编制组成员包括技术人员、试验人员及标准化的专业人员，标准编制组人员组成和分工见表1。

主要承办单位和两家副主办单位共同讨论规划了标准的主体框架，确定了参数类型和测试方法，主要承办单位主笔完成标准内容的编制，副主办单位完成内容校对。

表1 编制组人员分工
二、标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题
1、编制原则
本标准编制原则如下：
a).覆盖性原则
本标准在编制过程中对CMOS图像传感器的类型以及测试参数进行了全方位的调研，最终确定的测试参数覆盖了CMOS图像传感器光电、光谱、成像质量等各个方面，且提供的测试方法能够覆盖黑白/彩色、线阵/面阵以及TDI扫描型图像传感器等各种类型。

b). 通用性原则
本标准总结了多年来我国科学级图像传感器测试试验经验，充分考虑了军民融合需求，该标准可适用于军用级、科学级、商用级等各级别器件的测试。

c).实用性原则
本标准在测试参数确定和测试方法编制时，充分考虑了实用性原则，根据测试方法描述的测试流程和数据处理方法可以很好的完成全部测试环节，得到理想的测试结果。

2、确定主要内容的依据
编制本标准的主要依据是CMOS图像传感器的经典噪声模型和光子传递理论，经典噪声模型源于光电效应和半导体物理基础理论；光子传递理论则源于噪声分布的数学模型。

3、编制过程中解决的主要问题
编制过程中着重围绕以下问题开展工作：
a)确定测试参数集，保证测试参数能够从各角度全面地体现CMOS图像传感器的综合性能；
b)确定参数测试方法，保证测试方法客观可行，并具备通用性和普适性；
c)根据实际测试条件和测试能力的不同，对同一参数提供了不同的测试方法和数据处理方法，保证了测试能力的覆盖性；
d)给出了静态MTF和动态MTF的测试方法和测试系统构建方案，提高了参数测试覆盖性。

三、主要试验情况分析
总体上，本标准所列的测试参数和测试方法均已经在多个型号器件测试上得到了成熟的应用，通过对CMOSIS、SONY等公司生产的不同型号器件测试结果和芯片手册提供的参考值比对，验证了测试方法的正确性。

3.1 光电类参数试验验证情况
以积分球作为均匀光源，对转换增益、暗信号、暗信号非均匀性、读出噪声、
响应非线性、满阱电荷数、动态范围、信噪比、光响应非均匀性、灵敏度、缺陷参数的测试方法进行了验证，被测器件包含了黑白/彩色、面阵/线阵、TDI各种类型，测试结果无论重复性精度和数据与芯片手册的符合度均良好。

3.2 光谱类参数试验验证情况
以复合光源、单色仪结合积分球作为照明光源，以光功率计作为标准探测器，对量子效率、光谱响应度、峰值响应波长、光谱响应范围的测试方法进行了验证，被测器件包含了黑白/彩色、面阵/线阵、TDI各种类型，测试结果无论重复性精度和数据与芯片手册的符合度均良好。

3.3 其他参数试验验证情况
以中科院长春光学精密机械与物理研究所自研的器件成像性能评测系统对静/动态调制传递函数（奈奎斯特频率）、电荷滞留、抗弥散性能、角度响应曲线参数的测试方法进行了验证，被测器件包含了黑白/彩色、面阵/线阵、TDI各种类型，测试结果无论重复性精度和数据与芯片手册的符合度均良好。

四、采用国际标准和国外先进标准情况
本标准在起草过程中对国内外相关的标准进行了总结和比对分析，参考借鉴了一些测试项目和测试方法，并结合实际应用需求和测试系统构建的可实现性进行了总结和提炼，使标准的实用性和可执行性更加符合我国的实际国情。

本标准在编制过程中参考和比对分析的国际国外相关标准包括ESA/SCC Basic Specification NO.25000 《ELECTRO-OPTICAL TEST METHODS FOR CHARGE COUPLED DEVICES》和EMV A1288 《Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras》。

ESA/SCC Basic Specification NO.25000《ELECTRO-OPTICAL TEST METHODS FOR CHARGE COUPLED DEVICES》是欧空局1993年7月发布的，该标准从CCD器件测试角度出发，提炼了电学、光电两大类共34个参数，其中电学参数包括栅电极漏电流、引脚间漏电流、输出放大器电源电流、负载输出阻抗等；光电参数包括电荷转移效率、暗信号、响应非均匀性、响应度等。

由于CCD器件和CMOS图像传感器均隶属于光电成像器件，其部分参数及测试方法可共用，但是由于其工作机理不尽相同，所以不能直接转换使用，例如CMOS 器件一般在像元内部就完成了信号预处理，一般直接输出数字信号，不存在CCD 器件的电荷转移过程，所以该标准中的电荷转移效率等参数对CMOS不适用。

EMV A1288 《Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras》是由欧洲机器视觉联盟于2005年发布并于2016年更新的行业标准《Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras》，该标准适用于成像器件和相机整机的测试。

该标准中对图像传感器的噪声模型和成像模型给出了详细的描述，对一些参数的测试方法也给出了指导性意见，但是其并没有对测试系统的构建和所有参数测试流程的细节给出明确的描述，可执行性不强，进而导致不同厂家对同一指标的理解和处理方法存在偏差，无法进行横向比对，不具备直接转换为该领域国家标准的条件。

五、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性
本标准遵守现行法律、法规要求，无冲突内容。

本标准与上级政府法令、有关的国家标准和国家军用标准保持一致，为CMOS图像传感器测试领域提供一套较为完善的标准化知道文件。

对于有相关国家标准的要求，本标准直接进行了引用，如测试环境的构建要求直接引用了GB/T 32146.2-2015 《检验检测实验室设计与建设技术要求第2部分：电气实验室》。

对静电防护要求直接引用了GB 51122-2015 《集成电路封装测试厂设计规范》中7.4节描述的防静电规定。

六、重大分歧意见的处理经过和依据
无重大分歧。

七、标准性质的建议
推荐性标准。

八、贯彻标准的要求和措施建议
引用本标准需严格按照标准中规定的测试条件构建测试环境，并严格按照测试流程和数据处理过程执行。

九、替代或废止现行相关标准的建议
无。

十、其它应予说明的事项
无。

国家标准《集成电路CMOS图像传感器测试方法》编制工作组
2019-09-23。

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cmos图像传感器ppt课件可编辑全文

cmos图像传感器ppt课件可编辑全文


数码相机传感器尺寸
单反相机一般采用的是大尺寸的APS-C画幅感光元 件，而有些卡片相机采用的是1/2.3英寸感光元件，虽 然它们可能都拥1800万像素，但是区别在于二者的单 个像素宽度不同。APS-C画幅、1800万像素感光元件 的每一个像素宽约为4.3微米，而1/2.3英寸、1800万像 素感光元件的每一个像素宽约有1.68微米。
6.6
11.00
1/1.7英寸 7.76
5.82
9.70
1/2.3英寸 6.16
4.62
7.70
1/3.2英寸 4.13
3.05
5.13
面积 864.00 518.94 372.88 332.27 261.80 224.90 116.16 58.08 45.16 28.46 12.60
数码相机的像素:
尾端各有3个像元为虚设单元。
图9.SXGA型图像传感器的像敏区结构
六、典型CMOS图像传感器
SXGA型CMOS成像器件的光谱特性如图10所示。
图10.SXGA型图像传感器的光谱响应特性曲线
六、典型CMOS图像传感器
SXGA型CMOS成像器件的输出特 性如图11所示。曲线的线性段的动 态范围仅为66dB。若采用对数放大
图5.主动式像敏单元结构的基本电路
图6.主动式像敏单元时序图
三、CMOS图像传感器的像敏单元结构
主动式像素结构（Active Pixel Sensor.简称APS）， 又叫有源式， 几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时，人 们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素 的性能，在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。集 成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降 低了“封装密度”，使40%～50%的入射光被反射。这种传 感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间 有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声 较好地实现。由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读 出期间被激发，所以CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的 还小。
cmos测试方案

cmos测试方案

cmos测试方案随着科技的不断发展，电子设备的功能日益强大。

而在这些电子设备里，CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）技术被广泛应用于集成电路。

而为了确保CMOS芯片的质量和性能，测试方案变得尤为重要。

在本文中，我们将探讨一些常见的CMOS测试方案。

第一种测试方案是静态电参数测试。

这是一项常规测试，用于验证CMOS芯片的电特性。

通过测量CMOS芯片的电流和电压等参数，可以评估其性能和可靠性。

这些参数包括输入电阻、输出电阻、功耗等。

通过静态电参数测试，一旦发现芯片存在问题，就可以及时进行调整和修复。

第二种测试方案是动态电性能测试。

这是一种更加复杂的测试，用于验证CMOS芯片在不同工作状态下的动态性能。

动态电性能测试能够检测芯片的响应速度、功耗和噪声等指标。

通过对CMOS芯片进行各种信号输入和输出的测试，可以评估芯片在实际使用中的性能表现。

除了电参数和电性能的测试，还有一种重要的测试方案是故障分析测试。

这种测试方案旨在检测并诊断CMOS芯片可能存在的故障。

通过使用专业的故障分析工具和技术，可以定位并排除可能存在的故障源。

这对于提高芯片的可靠性和稳定性非常重要。

另一种常见的测试方案是环境适应性测试。

CMOS芯片在不同的环境条件下表现可能会有所不同。

因此，针对不同的使用环境，进行环境适应性测试非常重要。

这种测试方案涉及到温度、湿度、震动等不同的环境因素。

通过模拟这些不同的环境条件，可以评估CMOS芯片在各种情况下的性能和可靠性。

此外，还有一种测试方案是封装测试。

在CMOS芯片生产过程中，将芯片进行封装是必要的步骤。

封装测试旨在验证封装过程是否正确，并确保芯片在封装后的可工作性。

这种测试通常包括焊接可靠性、外观检验等项目。

最后，让我们来谈谈CMOS芯片的自动化测试方案。

随着CMOS集成度不断提高，传统的手工测试已经无法满足芯片量产的需求。

用CMOS集成电路制作一个感应验

用CMOS集成电路制作一个感应验


长度的铜心绝缘导线，当它靠近 220V 火线时，受电场作用而感应交变电 压，经两级放大，由(4)脚输出，经 VD1 整流、C1 滤波在电阻 R2 上产生一 高电平电压。电容 C3 具有抗干扰作用。 (2)电平检测与发光显示 由图 l 中间的两个非门构成。当感应头接受 220V 火线电场感应作 用，而在非门的(13)脚产生高电平信号，经两级非门倒相、放大，(10)脚输出 的高电平电压足以驱使发光二极管 VD3 发光，显示有 220V 电压被检测到。 若探头无感应电场，则 VD1 截止，(13)脚和(10)脚均为低电平， VD3 不会发光。 (3)音响报警
当探头有 220V 感应信号时，由于(3)脚为高电平，迫使二极管 VD2 截止，于是由左边两个非门和 R3、R4 及 C2 构成的正反馈多谐振荡器 起振。振荡信号经三极管 VT 放大，驱使扬声器 BL 发出音频振荡声音，提 醒人们注意，探头处已检测到有 220V 电压存在。 2．元件选择与安装调试 按下表选择元器件。印刷电路板如右图所示。只要电路元器件安 装、接线无误，电路即可正常工作。电路输入端的 R1 阻值可在 2～ 10MΩ范围内调整，以便取得较理想的灵敏度。如果两个输入端的非 门，串接工作增益过高而产生自激(无信号时，扬声器也鸣叫)，可在电容器 C3 两端并联一只 51～100kΩ的电阻消振。
用 CMOS 集成电路制作一个感应验
利用 CMOS 集成电路具有极高的输入阻抗这一特点，可以自制一个感应 式验电器。 l、电路原理 感应式验电器也是采用 CMOS 数字集成电路 CD4069 六非门为核 心元件构成的，如下图所示。电路由三部分组成。 (1)感应探头 由下图左边的两个非门构成。R1 为工作点调整电阻，使(1)脚探 头具有较高灵敏度(பைடு நூலகம்入电阻高，放大能力又强)。(1)脚处焊接一根 5cm 左右
cmos传感器的测试标准

cmos传感器的测试标准

cmos传感器的测试标准CMOS传感器的测试标准引言：随着科技的不断发展，图像传感器在数字摄像领域扮演着至关重要的角色。

CMOS传感器作为其中的一种技术，被广泛应用于各类摄像设备中。

为了确保CMOS传感器能够正常运行以及优化其性能，对其进行全面的测试是必要的。

本文将从测试的目的、测试流程和各项测试指标等方面，一步一步回答关于CMOS传感器的测试标准。

测试目的：CMOS传感器的测试目的主要有两个方面。

首先，测试可以验证传感器的基本功能是否正常工作。

其次，测试可以评估传感器的性能和质量，以确定其是否满足产品需求和规格。

通过测试，可以发现传感器中的潜在问题，并提供基于测试结果的改进和优化方案，从而保证产品的稳定性和可靠性。

测试流程：1. 传感器外观检查：在进行传感器测试之前，首先要进行传感器外观检查。

检查传感器是否有物理损坏、刮痕或其他外部缺陷。

如果发现问题，应及时记录并排除。

2. 基本功能测试：基本功能测试用于验证传感器是否正常工作。

这包括测试传感器的感光元件、像素细节捕捉、信号转换和电路连接等基本功能。

通过将传感器与电源连接，并通过设置特定的测试模式，可以检查传感器是否能够产生正确的图像输出，以及是否能够正确响应不同的设置和控制。

3. 图像质量评估：图像质量评估是对传感器性能的全面评估。

它包括对图像的色彩还原、动态范围、噪声水平、灵敏度和分辨率等进行定量和定性分析。

通过采集具有不同拍摄条件的测试图像，并使用专业的图像分析工具，可以评估传感器在不同光照和场景中的表现。

此外，还可以进行对比实验，将传感器的图像与已知优秀的参考图像进行比较，以确定传感器的性能差距。

4. 温度和湿度测试：温度和湿度测试用于评估传感器在不同环境条件下的表现。

通过将传感器放置在不同温度和湿度的环境中，并进行一定时间的测试，可以验证传感器在极端条件下的工作稳定性和可靠性。

5. 结构和电气测试：结构和电气测试用于验证传感器的设计和工艺是否满足标准和规范。