新型固體LBCASTJFET圖像傳感器
關(guān)鍵詞：LBCAST JFET 圖像傳感器 X-Y尋址 像素開關(guān)顏色分離 噪聲
引言
在2003年底以前,固體圖像傳感器還分為CCD型和CMOS型,但是2003年底日本的尼康公司改寫了這個歷史,在其2003年7月發(fā)布的D2H鏡頭轉(zhuǎn)換式反單數(shù)字相機中使用了一種新型的固體LBCAST JFET圖像傳感器（Lateral Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor array Junction Field Effect Transistor）�？梢哉f是CCD與CMOS技術(shù)優(yōu)勢融合的產(chǎn)物,充分體現(xiàn)了CMOS低耗電量和CCD高速數(shù)據(jù)讀取的優(yōu)勢,尺寸為23.3mm×15.5mm,對角線長28.4mm,總像素數(shù)為426萬（2560×1664）,有效像素數(shù)為410萬,像素間隔為9.4μm。
1 JFET和MOSFET
場效應(yīng)管主要有結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵型場效應(yīng)管（IGFET,由于其柵極為金屬鋁故通常又稱為MOSFET）,具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗低、熱穩(wěn)定性高、抗輻射能力強等優(yōu)點。它們的區(qū)別在于導(dǎo)電機構(gòu)和電流控制原理根本不同,JFET是利用耗盡區(qū)的寬度變化來改變導(dǎo)電溝道的寬窄以控制漏極電流;MOSFET則是用半導(dǎo)體表面的電場效應(yīng)、電感應(yīng)電荷的多少去改變導(dǎo)電溝來控制電流。它們性質(zhì)的差異是：JFET往往運用在功放輸入級（前級）,MOSFET則用在功放末級（輸出級）。但是在有些工作條件下,MOSFET的輸入電阻不夠高,難以滿足要求,而且在高溫工作時,因PN結(jié)反向電流增大,其阻值會顯著下降,漏極電流也較大。
2 LBCAST JFET的特點
在追求高帶寬、低功耗的圖像傳感器競爭中,CMOS圖像傳感器在設(shè)計中展現(xiàn)出比CCD更優(yōu)勢的特點：尺寸小、系統(tǒng)成本低,在確何產(chǎn)品品質(zhì)的前提下功耗也低。但噪聲成為CMOS成功路上最大的障礙,將導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。這也是噪聲問題必須得以解決的原因之一。而LBCAST JFET有著眾多優(yōu)點,這除了與放大器采用JFET有關(guān)外,還與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作特點有關(guān)。
2．1 LBCAST JFET的讀數(shù)方式
目前CCD和CMOS常用的讀數(shù)方式：順序電荷轉(zhuǎn)移方式與X-Y導(dǎo)址和傳輸方式。圖1（a）為傳統(tǒng)Interline CCD圖像傳感器通常采用的順序電荷轉(zhuǎn)移方式由光信號轉(zhuǎn)換成的電信號首先被傳送到列轉(zhuǎn)移寄存器,最后再輸出到圖像處理單元,因此速度受到限制。此外從理論上講,由于順序電荷轉(zhuǎn)移方式需要連續(xù)、高速的驅(qū)動轉(zhuǎn)換寄存器,這就需要較多的電功率。圖1（b）為CMOS圖像傳感器通常使用的X-Y尋址和傳輸方式,在這種方式中,每一個像素都有自己的放大器,通過列掃描和行掃描來傳遞信號,并輸出給圖像處理單元。它有獨立的數(shù)據(jù)傳輸線路,因此能達到很高的速度,但是如果仔細(xì)觀察其輸出圖像,就能夠發(fā)現(xiàn)在分開的線上容易出現(xiàn)圖像失真。
