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Como funcionam os sensores CMO: um guia para iniciantes

Apr 02, 2024

Os sensores cmos (semicondutores de óxido metálico complementares) são os predominantes Sensor de imagem tecnologia usada na maioria das câmaras digitais hoje, de telefones a Dslrs.

Inside-a-CMOS-Image-Sensor

CMOS Componente

Receptor de fotodiodos
Um array de fotodiodos é o elemento principal ao longo das linhas com um sensor CMOS. Cada pixel contém um fotodetector, que é um dispositivo semicondutor que produz uma corrente elétrica quando a radiação incidente é convertida em energia elétrica. A luz é convertida em carga elétrica por um fotodíodo de forma que a magnitude da carga elétrica é aplicada à intensidade da luz.

papel dos transistores
O entorno de cada pixel em um sensor CMOS é composto por transistores além do fotodíodo. Transistores são dispositivos eletrônicos que recebem um sinal elétrico fraco e amplificam o sinal, transferindo-o de uma região para outra. Esses circuitos codificam a corrente analógica, que é o resultado do fotodíodo receber, sobre a qual eles atuam.

processo de leitura
É então que os fotodiodos (sensores) rastreiam a luz e a convertem em cargas eletromagnéticas. A próxima fase é a leitura. Os circuitos com transistores para cada pixel recebem as cargas elétricas, que eles amplificam e encaminham para um circuito que por fim as converte em um sinal digital que sai do processador. O sinal digital subsequente geralmente é processado pelo processador de imagem da câmera, que harmoniza a imagem.

 

Aqui está uma visão geral básica de como eles funcionam:

  • Um sensor de CMOS contém uma matriz de fotosites, com cada fotosite feito de um fotodiodo sensível à luz e um transistor de acesso.
  • Quando a luz atinge o fotodiodo, ele gera uma carga proporcional à intensidade da luz. Isso acumula tensão que representa o valor de brilho.
  • Os transistores são usados para "ler" os valores de tensão pixel por pixel e convertê-los em dados digitais.
  • Os conversores analógicos-digitais (adc) em chip transformam as tensões dos pixels em números que podem ser processados como uma imagem digital.
  • Os sensores de imagem CMOS têm a detecção, digitalização e outras funções realizadas diretamente no próprio sensor, ao contrário dos chips CCD.
  • Isto permite que os sensores CMO acessem pixels específicos para tarefas como gravação de vídeo enquanto mantêm outros inativos para salvar poder R.

CMOS-image-sensor-pixel-structure-and-workflow-diagram

Em essência, os sensores CMO convertem fótons de luz em valores de tensão elétrica que podem ser digitalizados e processados como uma fotografia digital. Esta tecnologia é generalizada devido ao seu alto desempenho, baixo consumo de energia e compatibilidade de fabricação de semicondutores.

 

Perguntas frequentes:

Q: Qual é a diferença entre um sensor CMO e CCD?

a: Os sensores ccd exigem processamento fora do chip, enquanto os cmos o integram no chip, permitindo melhores desempenhos como menor consumo de energia e mais funções no sensor nos sensores cmos.

 

Conclusão

O entendimento do processo básico de conversão fotoelétrica e digital dentro de um sensor CMO fornece insights sobre por que eles são a tecnologia de sensor de imagem mais onipresente que alimenta câmeras digitais hoje. Seu design em chip permite vantagens importantes sobre os CCDs que os tornaram uma escolha popular.

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