CMOS探测器的工作原理

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）探测器是一种广泛用于成像应用的半导体设备，特别是在数码相机和医学成像领域。它的工作原理基于电荷耦合效应（Charge-Coupled Device，CCD）或帧转移CCD（Focal Plane Array，FPDA），但CMOS技术相对更现代，能效更高。

1. 工作原理概述：
- **电荷存储**: 当光子击中像素单元（称为像素）时，会生成电子-空穴对，这些载流子被捕获并在像素中的半导体材料中积累电荷。
- **转换成电压**: 像素内部的金属-氧化物-半导体结构将积累的电荷转化为电压，电压大小取决于入射光的强度。
- **信号读出**: 电荷会在像素间逐个传递，形成一个电荷分布序列，最终通过读出电路转换为模拟信号。
- **数字化处理**: 数字信号处理器将模拟信号转换为数字图像数据，以便后续处理和存储。

2. **优点**:
- **能耗低**: CMOS不需要持续的光激励电流，功耗比CCD小。
- **集成度高**: CMOS技术支持大规模集成电路（IC）制造，可集成更多功能。
- **响应速度更快**: CMOS的读出速度通常更快，适合动态场景捕捉。