Что такое КМОП-сенсор с обратной подсветкой?

Что такое КМОП-датчик с задней подсветкой?

КМОП-датчик с задней подсветкой — это тип КМОП-датчика.

Они используются в цифровых камерах и смартфонах в качестве датчиков изображения, которые преобразуют световую информацию, полученную через объектив, в электрические сигналы.

Существует два типа КМОП-датчиков: с поверхностной подсветкой и с задней подсветкой.

Обычные КМОП-датчики с фронтальной подсветкой имеют фотодиоды на противоположной стороне поверхности от падающей стороны, тогда как КМОП-датчики с задней подсветкой имеют структуру фотодиода на падающей стороне, излучающего свет с обратной стороны подложки.

Применение КМОП-датчиков с задней подсветкой

КМОП-датчики широко используются в качестве датчиков изображения в цифровых камерах, камерах смартфонов и оборудовании для проверки изображений.

Датчики CMOS с задней подсветкой также используются в качестве датчиков изображения расстояния в дополненной реальности (AR)/виртуальной реальности (VR), роботах и ​​дронах, которым требуется автономная работа, а также в устройствах распознавания объектов и обнаружения препятствий из-за их высокой чувствительности и низкого уровня шума по сравнению с обычными датчиками CMOS.

Они также используются в автомобильных приложениях, таких как усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) и системы мониторинга камер (CMS), которые заменяют зеркала заднего вида.

Принцип работы датчиков CMOS с задней подсветкой

Датчик CMOS состоит из одного фотодиода, усилителя и переключателя на пиксель и работает по принципу преобразования и сохранения полученного света в электрический заряд с помощью фотодиода, преобразования заряда в сигнал напряжения с помощью усилителя и считывания сигнала с каждого пикселя путем переключения одного переключателя за другим для выбора фотодиодов, расположенных в сетке.

Принцип работы датчика заключается в переключении ряда переключателей, которые выбирают фотодиоды, расположенные в сетке, и считывании сигнала с каждого пикселя.

Обычные датчики CMOS с поверхностной подсветкой, как и обычные схемы CMOS, имеют структуру фотодиодов на нижнем слое кремниевой подложки, слой проводки над фотодиодами и цветовой фильтр и линзу на кристалле на слое над ним.

Проблема с обычными датчиками CMOS с такой структурой заключается в том, что свет, сфокусированный линзой на кристалле, достигает фотодиода, но блокируется проводкой и транзисторной схемой, что приводит к снижению чувствительности.

С другой стороны, в датчиках CMOS с задней подсветкой фотодиод и слои проводки установлены на кремниевой подложке, подложка перевернута и скошена, а цветовой фильтр и линза на кристалле установлены на задней стороне.

В этой структуре датчиков CMOS с задней подсветкой светоизлучающей поверхностью является задняя часть кремниевой подложки, и количество света, получаемое единичным пикселем, увеличивается по сравнению с типом с передней подсветкой, поскольку сфокусированный свет не зависит от проводки и транзисторы. Он также имеет более высокую чувствительность к свету, падающему под косыми углами.