حسگرهای CMOS (کامپلیمنتری متال اکسید سمیکندرکتور) غالب تکنولوژی هستند حسگر تصویر که در بیشتر دوربین‌های دیجیتال امروزی، از تلفن‌ها تا DSLRها، استفاده می‌شوند.

CMOS کامپوننت

آرایه فتودیود
یک آرایه فوتودیود عنصر اصلی در طول خطوط با یک سنسور CMOS است. هر یک از این پیکسل ها حاوی یک فتودتکتور است، که یک دستگاه نیمه هادی است که جریان الکتریکی تولید می کند وقتی که تابش رخ داده به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. نور توسط یک فوتودیود به صورتی به بار الکتریکی تبدیل می شود که مقدار بار الکتریکی به شدت نور اعمال می شود.

نقش ترانزیستورها
محیط هر پیکسل در یک سنسور CMOS از گذرگاه ها به غیر از فوتودیود تشکیل شده است. ترانزیستورها دستگاه های الکترونیکی هستند که سیگنال های الکتریکی ضعیف را دریافت می کنند و سیگنال را تقویت می کنند و سیگنال را از یک منطقه به منطقه دیگر منتقل می کنند. اين مدارها،جريان آنالوگ را کد ميکنند،که نتيجه ي پذيرش ديود فوتويه که روي آن عمل ميکنند.

فرآیند خواندن
سپس فوتودیودها (سینسورها) نور را دنبال می کنند و آن را به شارژ الکترومغناطیسی تبدیل می کنند. مرحله بعد خواندن است. مدارها با ترانزیستورها برای هر پیکسل شارژ های الکتریکی را که آنها افزایش می دهند دریافت می کنند و آنها را به یک مدار منتقل می کنند که در نهایت آنها را به یک سیگنال دیجیتال تبدیل می کند که از پردازنده خارج می شود. سیگنال دیجیتال بعدی معمولا توسط پردازنده تصویر دوربین پردازش می شود که تصویر را هماهنگ می کند.

اینجا یک بررسی پایه از نحوه کار آنها است:

• یک حسگر CMOS شامل یک آرایه از فوتوسایت‌هاست، که هر فوتوسایت از یک فتودیود حساس به نور و یک ترانزیستور دسترسی تشکیل شده است.
• هنگامی که نور به فتودیود می‌خورد، بار الکتریکی متناسب با شدت نور تولید می‌شود. این بار ولتاژی را ایجاد می‌کند که مقدار روشنایی را نشان می‌دهد.
• ترانزیستورها برای «خواندن» مقادیر ولتاژ پیکسل به پیکسل استفاده می‌شوند و آنها را به داده‌های رقمی تبدیل می‌کنند.
• تبدیل‌کننده‌های Analog-to-Digital (ADC) روی چیپ، ولتاژهای پیکسل‌ها را به اعدادی تبدیل می‌کنند که می‌توانند به عنوان یک تصویر دیجیتال پردازش شوند.
• حسگرهای تصویری CMOS عملیات حسگری، رقمه‌سازی و سایر توابع را مستقیماً روی خود حسگر انجام می‌دهند، برخلاف چیپ‌های CCD.
• این امکان را به حسگرهای CMOS می‌دهد که به پیکسل‌های خاصی دسترسی داشته باشند برای وظایفی مثل ضبط ویدئو در حالی که دیگری غیرفعال نگه داشته می‌شوند تا انرژی صرف شده را کاهش دهد r.

در عین حال، حسگرهای CMOS فوتون‌های نور را به مقادیر ولتاژ الکتریکی تبدیل می‌کنند که می‌توانند رقمه‌سازی و پردازش شده و به عنوان یک عکس دیجیتالی ذخیره شوند. این فناوری به دلیل عملکرد بالا، مصرف انرژی کم و سازگاری با ساختار تولید سیمی‌های نیمه‌رسانا، گسترده است.

سوالات متداول:

سوال: تفاوت بین حسگر CMOS و CCD چیست؟

پاسخ: حسگرهای CCD نیاز به پردازش خارج از چیپ دارند، در حالی که CMOS آن را روی چیپ ادغام می‌کنند، که به بهبود عملکرد مانند مصرف انرژی کمتر و افزایش توابع روی حسگر در حسگرهای CMOS منجر می‌شود.

نتیجه گیری

درک فرآیند اساسی تبدیل فتوالکتریک و دیجیتال درون یک حسگر CMOS، نگاهی عمیق‌تر به دلایل پیشگیری آنها به عنوان فناوری حسگر تصویری رایج‌ترین موجود در دوربین‌های دیجیتال امروزی می‌دهد. طراحی روی شیپ کامپوزیتی آنها، مزایای کلیدی نسبت به CCDها را فراهم می‌کند که باعث شده انتخاب محبوبی آنها باشد.