由于数据传送方式不同，因此CCD与CMOS传感器在效能与应用上也有诸多差异，这些差异包括：
(1) 灵敏度差异：由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路)，使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。
(2) 成本差异：由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；除此之外，由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平，因此，CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。
(3) 分辨率差异： 如上所述，CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器复杂，其象素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS传感器时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。例如，目前市面上CMOS传感器最高可达到210万象素的水平(OmniVision的OV2610，2002年6月推出)，其尺寸为1/2英寸，象素尺寸为4.25μm，但Sony在2002年12月推出了ICX452，其尺寸与OV2610相差不多(1/1.8英寸)，但分辨率却能高达513万象素，象素尺寸也只有2.78mm的水平。
(4) 噪声差异：由于CMOS传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪声就会增加很多，影响图像品质。
(5) 功耗差异：CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出，但CCD传感器为被动式采集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，而此外加电压通常需要达到12~18V；因此，CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外(需外加 power IC)，高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。举例来说，OmniVision近期推出的OV7640(1/4英寸、VGA)，在 30 FPs的速度下运行，功耗仅为40mW；而致力于低功耗CCD传感器的Sanyo公司去年推出了1/7英寸、CIF等级的产品，其功耗却仍保持在90mW以上，虽然该公司近期将推出35mW的新产品，但仍与CMOS传感器存在差距，且仍处于样品阶段。
综上所述，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。不过，随着CCD与CMOS传感器技术的进步，两者的差异有逐渐缩小的态势，例如，CCD传感器一直在功耗上作改进，以应用于移动通信市场(这方面的代表业者为Sanyo)；CMOS传感器则在改善分辨率与灵敏度方面的不足，以应用于更高端的图像产品，我们可以从以下各主要厂商的产品规划来看出一些端倪。
随着用户的要求不断提高，传统的CCD技术已经没有办法满足现在使用者对数字影像的需求。为了迎合用户需求，占领市场，近几年一些厂商又推出了几种新的CCD技术：
（1）FULL FRAME CCD 与INTERLINE TRANSFER CCD
典型的消费级的数码相机，用的一般都是INTERLINE TRANSFER CCD。它的结构如下图。把一块半导体上集成制造出感光器件：光电二极管，和一些电路。每个单元呈整齐的矩阵式排列，多少行多少列。行数乘以列数就是这个CCD的象素数量。每个象素单元中（左下角的小图），有大约30％的面积用来制造光电二极管（红色部分）。在剩余的可用面积中，会放置一个SHIFT REGISTER（紫色部分，转移寄存器）。在接受一个指令后，光电二极管感受到的光强，会被放置在这个SHIFT REGISTER中并保持住。这是一个模似量。
下一步，就是把这每一个象素中的光强值，变成数字量，再由相机中的处理器组合成一幅数字图像。首先并行时钟启动第一行；串行时钟依次启动第1、2、3……列。这样第一行中和每个像素都被按顺序送出CCD，进入A/D CONVERTER（模拟／数字转换器，这种器件专门用来把模拟量转换成数字量）。然后并行时钟启动第二行；串行时钟依次启动第1、2、3……列。这样第一行中和每个像素都被按顺序送出CCD，进入A/D CONVERTER。这样依次下去，每一行每一列的像素都被有序的转换成数字信号。相机的处理器再把这些数字化的象素组合成一幅数字图像。
每一个像素单元中的SHIFT REGISTER整齐的排成一列列的，把真正起感光作用的光电二极管夹在中间。所以这种器件被叫作：INTERLINE TRANSFER CCD。由于每个象素单元中，真正用于感光的面积只占30%左右，那么它的感光效率就比较低。所以在真正的成品中，会在每个象素单元的上面，再造一个MICROLENSES(微镜)，在图的左下角就是MICROLENSES的示意图。光学镜片在光电二极管的正上方，面积造得比较大，这样就能把更多的入射光集中到光电二极管上，使等效的感光面积达到象素面积的70%左右。
由于有SHIFT REGISTER的存在，INTERLINE TRANSFER CCD就不需要机械快门。用电信号指示SHIFT REGISTER把光电二极管的输出信号保持住，就已经完成了采样过程。这就是电子快门。SHIFT REGISTER的存在，也使INTERLINE TRANSFER CCD可以输出视频信号。我们在彩色液晶取景器上能够看到活动的影像，也是SHIFT REGISTER的功劳。
KODAK专业产品中采用的CCD，是FULL FRAME TRANSFER。在每个像素单元中，有70%的面积用来制造光电二极管。整个像素的框内几乎全是感光面积。不需要也没办法放置更大面积的MICROLENSES来提高它的采光量。它的读出顺序和INTERLINE TRANSFER CCD是一样的。这种结构的好处是，可以得到尽量大的光电二极管，达到更好的成像质量。可以说，同样的CCD面积，FULL FRAME肯定会有更好的性能。缺点：这种CCD不能输入VIDEO图像。不能用液晶显示屏做取景器。必须以机械快门配合工作。并且机械快门限制它的最高快门速度。
NIKON D100采用的是全帧(FULL FRAME TRANSFER)CCD，与中间列传输(INTERLINE TRANSFER)CCD相比较，全帧传输CCD在感光器件中的每个光电二极管的有效像素的面积更大，从而可以捕捉到更多的影像数据。一般而言，全帧传输CCD能够捕捉到的有效影像数据大约是中间列传输CCD的两倍，从而具有更大的动态范围、更低的噪声和较高的灰级灵敏度等优点，从而改善了暗部和高光部分的细节表现。
（2）SUPER CCD
从上述的文章中我们可以了解，CCD的感光点排列是影响CCD感光范围和动态能力的关键。早期的CCD都是井然有序的“耕田”状。当CCD技术到了日本富士手中，工程师开始省思CCD一定要这样排列吗？为了兼具INTERLINE TRANSFER CCD的低成本设计，又要能兼顾FULL FRAME CCD的大感光面积，富士提出了一个跌破专家眼镜的折衷方案SUPER CCD。SUPER CCD是目前市面上唯一使用蜂巢式结构的CCD，其藉助八边形几何构造和间断排列，以INTERLINE TRANSFER CCD的方式为基本，争取最大限度的CCD有效面积利用率。但，早先的技术让通道过于拥挤，产生了不良的噪声，时至今日SUPER CCD已经发展进入第三代，几乎所有不良的缺点都已经改进。
2002年初，富士发布第三代Super CCD。2003年初，富士发布第四代Super CCD。（见下图）。新一代的SuperCCD有 Super CCD HR和 SR 两种规格。Super CCD HR(High Resolution)强调富士专利科技在固定面积大小的CCD 芯片上分辨率再提高。HR 技术能在1/1.7英吋的CCD上制造出663万画素的感光元素，搭配新一代的 HR 感光器的数字相机将可以输出 1230万纪录画素的照片（如同旧款300万画素 SuperCCD可以输出 600万画素的效果一样），这款 HR CCD 的输出效果将可媲美 Fujifilm 现役旗舰级 S2PRO 的画质效果。
另一款 Super CCD SR 则是全新CCD结构，如同 HR一样，应用了新微细化技术的 CCD SR，可以在1/1.7英吋的CCD上做出 670万画素的元素（HR为 663万）。所不同的是 SR 强调更高的动态范围（ Dynamic Range)，号称可达过去产品的4倍以上。造成这项差异的主要关键，在于 CCD SR 采用了有别以往的新型结构：SR整合了负责感光度高的S画素(见图：面积较大)以及能对一般动态范围以外作用的R画素(面积较小)。通过对这两种不同画素的运算整合，SuperCCD SR 将获得比以往单一感光结构之CCD更高的感光度和更宽的动态范围。 过去，单一架构的感光原件，对动态范围以外，也就是高光 亮部分和暗色部分。因为，无法调整灵敏度去适应（必须兼顾中间范围的显示品质），忍痛损失这部分的细节。而传统底片则可以藉由涂布较细的感色感光粒子来克服这样的困扰，所以当数字影像与传统影像相比时，动态范围往往是传统胜出的关键。富士的新技术显然克服了当原件更密集时所产生的噪声干扰，SR 的技术是利用 335万S画素和335万R画素整合为 670万的表现，这种分工合作的方式，目前在业界还是首例。
2002年2月，美国Foveon公司发布多层感色CCD技术。在Foveon公司发表X3技术之前，一般CCD的结构是类似以蜂窝状的滤色版（见下图），下面垫上感光器，藉以判定入射的光线是RGB三原色的哪一种。
本文关键字：暂无联系方式传感器，电子学习 - 基础知识 - 传感器
上一篇：热电阻与热电偶的区别
