28、模拟人类视杆细胞和视锥细胞的有机与无机半导体光感受器

模拟人类视杆细胞和视锥细胞的有机与无机半导体光感受器

在当今科技飞速发展的时代，图像传感器技术在半导体行业中扮演着至关重要的角色。它不仅推动了摄影、安防等多个领域的进步，还为我们的生活带来了诸多便利。本文将深入探讨图像传感器技术中的关键部分，包括光闸、CCD和CMOS光探测器阵列、颜色过滤以及缩放考虑因素等，同时也会介绍有机半导体光探测器的原理和优势。

光闸

光闸由金属氧化物半导体层构成。当半导体吸收光线时，会产生电荷，这些电荷如同电容器一样积累起来。电荷可以被读取为电压，并且能同时进行重置。光闸和相关的CCD结构具有积分时间的优势，但在CMOS处理中实施较为困难。

光感测设备与电子电路相连，这些电路会放大和处理来自探测器的电信号。在成像传感技术中，它们通常被应用于二维阵列。目前，最常见的两种技术是CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。数字图像传感器作为（彩色）胶片的继任者发展而来，其优势在于能将捕获的图像转换为电子信号，这些信号可以通过微电子处理器和存储器方便地进行处理和存储。图像传感器的发展已成为半导体行业的主要驱动力之一，其市场也在不断扩大。

CCD光探测器阵列

CCD芯片中的基本探测器元件是金属氧化物半导体（MOS）结构。在这个结构中，存在一个电荷耗尽区域，入射光子会在该区域产生新的电子 - 空穴对。随后，电子会迅速被拉到氧化物附近的势阱中。势阱中收集到的电子数量与该元件的光照强度成正比。CCD传感器由规则的二维相同传感元件阵列组成。

传感器的分辨率会随着单个探测器尺寸的减小而提高，而探测器的灵敏度会随着探测器面积的增大而增加。CCD和CMOS传感器有一些共同特点，例如光子探测原理（电子 - 空穴的产