CCD傳感器與CMOS傳感器兩者在結構、性能和技術上均不盡相同，在此我將兩者作一個簡單的比較，使廣大讀者對CCD和CMOS能有一個比較初步的認識。

CCD和CMOS傳感器是目前最常見的數字圖像傳感器，廣泛應用于數碼相機、數碼攝像機、照相手機和攝像頭等產品上。兩者在結構、性能和技術上均不盡相同，在此我將兩者作一個簡單的比較，使廣大讀者對CCD和CMOS能有一個比較初步的認識，在選購相關產品時也能做到心中有數。

CCD與CMOS傳感器的結構比較

CCD（Charge Coupled Device），即“電荷耦合器件”，是一種感光半導體芯片，用于捕捉圖形，但CCD沒有能力記錄圖形數據，也沒有能力永久保存，所有圖形數據都會不停留地送入一個模數轉換器，一個信號處理器以及一個存儲設備。1970美國貝爾實驗室發明了CCD。二十年后，人們利用這一技術制造了數碼相機，將影像處理行業推進到一個全新領域。 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），即“互補金屬氧化物半導體”。它是計算機系統內一種重要的芯片，保存了系統引導所需的大量資料。有人發現，將CMOS加工也可以作為數碼相機中的感光傳感器，其便于大規模生產和成本低廉的特性是商家們夢寐以求的。

CCD和CMOS在制造上的主要區別主要是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱為金屬氧化物的半導體材料上，工作原理沒有本質的區別，都是利用感光二極管（photodiode）進行光電轉換，這種轉換的原理與太陽能電子計算機的太陽能電池效應相近，光線越強、電力越強；反之，光線越弱、電力也越弱。根據此原理將圖像轉換為數字數據，而其主要差異是數字數據傳送的方式不同。

比較CCD和CMOS的結構，ADC（數模轉換器）的位置和數量是最大的不同。CCD每曝光一次，在快門關閉后進行像素轉移處理，將每一行中每一個像素的電荷信號依序傳入“緩沖器”中，由底端的線路引導輸出至CCD邊緣的放大器進行放大，再串聯ADC輸出；而CMOS的設計中每個像素旁邊都直接連著ADC，電荷信號直接放大并轉換成數字信號。造成這種差異的原因在于CCD的特殊工藝可保證數據在傳送時不會失真，因此各個像素的數據可匯聚至邊緣再進行放大處理；而CMOS工藝的數據在傳送距離較長時會產生噪聲，因此，必須先放大，再整合各個像素的數據。

CCD與CMOS傳感器的技術比較

CCD存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實施轉移后讀取，電荷信息轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復雜而且速度較慢。而CMOS傳感器經光電轉換后直接產生電流（或電壓）信號，信號讀取十分簡單，還能同時處理各單元的圖像信息，速度也比CCD快很多。CCD制作技術起步早，技術成熟，采用PN結或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質量相對CMOS有一定優勢。由于CMOS集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質量影響很大，使CMOS很長一段時間無法投入實用。近幾年，隨著CMOS電路消噪技術的不斷發展，CMOS的性能已經與CCD相差無幾了。

CCD與CMOS傳感器的性能比較

ISO感光度：由于CMOS每個像素由四個晶體管與一個感光二極管構成，還包含了放大器與數模轉換電路，過多的額外設備縮小了單一像素感光區域的表面積，因此相同像素下，同樣的尺寸，CMOS的感光度會低于CCD。

分辨率：由于CMOS傳感器的每個像素都比CCD傳感器復雜，其像素尺寸很難達到CCD傳感器的水平，因此，當我們比較相同尺寸的CCD與CMOS時，CCD傳感器的分辨率通常會優于CMOS傳感器。

噪點：由于CMOS每個感光二極管都需搭配一個放大器，如果以百萬像素計，那么就需要百萬個以上的放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個放大器所得到的結果保持一致，因此與只有一個放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪點就會增加很多，影響圖像品質。

耗電量：CMOS傳感器的圖像采集方式為主動式，感光二極管所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出；而CCD傳感器為被動式采集，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12~18V，因此CCD還必須有更精密的電源線路設計和耐壓強度，高驅動電壓使CCD的耗電量遠高于CMOS。CMOS的耗電量僅為CCD的1/8到1/10。

成本：由于CMOS傳感器采用一般半導體電路最常用的CMOS工藝，可以輕易地將周邊電路（如AGC、CDS、Timing generator或DSP等）集成到傳感器芯片中，因此可以節省外圍芯片的成本；而CCD采用電荷傳遞的方式傳送數據，只要其中有一個像素不能運行，就會導致一整排的數據不能傳送，因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多，即使有經驗的廠商也很難在產品問世的半年內突破50%的水平，因此，CCD傳感器的制造成本會高于CMOS傳感器。

CCD與CMOS傳感器的前景

CCD在影像品質等方面均優于CMOS，而CMOS則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。不過，隨著CCD與CMOS傳感器技術的進步，兩者的差異將逐漸減小，新一代的CCD傳感器一直在功耗上作改進，而CMOS傳感器則在改善分辨率與靈敏度方面的不足。相信不斷改進的CCD與CMOS傳感器將為我們帶來更加美好的數碼影像世界。