一、概述

        圖像傳感器是把光學圖像信息轉換成電信號的器件。圖像傳感器是隨著電視技術在20世紀30年代發展起來的，早期圖像傳感器技術的最重要貢獻在于建立了掃描（Scan）的概念，用掃描的方法把二維空間平面上的光電信息離散成行（Line）和幀（Frame），然后按空間順序讀出形成在一維時間軸上變化的電信號。這個一維的電信號經過存儲和傳輸，再用掃描的方式還原重建二維平面圖像。掃描概念一直被沿用至今。

        1968-1969年就有論文設想在硅光電二極管上集成晶體管有源器件實現有源像素，然后用常規的電子電路方式轉換讀出像素陣列上的圖像信息。但是當時半導體集成電路技術還在起步階段，難以實現這樣復雜精細的工藝。經過20世紀80年代發展，互補金屬氧化物半導體CMOS技術得到飛速進步，CMOS集成電路不但在集成規模上進入超大規模階段，而且在模擬和數字集成電路技術兩個方面都日臻精良完善。早期的有源像素設想，終于在20世紀90年代實現CMOS圖像傳感器上。。經過幾十年的改進和發展，借助CMOS微電子工藝的不斷進步，CMOS圖像傳感器已經成為圖像傳感器領域的主流技術，并且極大地推動了數字圖像技術在當今世界上的飛速發展。

        CMOS圖像傳感器最重要的特點就是在像素陣列中采用了有源像素傳感器（Active Pixel Sensor，APS）。APS像素上集成了光電二極管（PD）、有源的晶體管開關和放大電路，通過這些有源電路在每個像素上已經完成了電荷-電壓的轉換，并放大成有驅動能力的信號電壓。然后用常規的電子電路方法把像素信號切換到傳感器外面，實現圖像信號的掃描輸出。

        CMOS圖像傳感器的第二個重要的特點是用CMOS集成半導體工藝