最後更新:2026年10月8日製程節點・元件結構CMOS 影像感測器製造中國大陸:CCD图像传感器

CCD影像感測器是什麼

Charge Coupled Device

CCD(電荷耦合元件)是以光二極體將光轉換為電荷,再像接力傳水桶般依序傳送電荷並讀出的影像感測器。發明於1970年代,因雜訊少、畫質優異,長期是數位相機與科學量測的主角,但已被低功耗、高速讀出表現優異的CMOS感測器取代。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合元件)是以光二極體將光轉換為電荷,再像接力傳水桶般依序傳送電荷並讀出的影像感測器。發明於1970年代,是長期在數位相機、攝影機,以及科學量測與工業用途中擔任主角的攝像元件。

CCD將像素產生的電荷依序經由垂直與水平傳輸暫存器傳送,在最後一級統一轉換為電壓並放大。其傳輸效率高、雜訊少且均勻性優異,可獲得高畫質與高靈敏度;但另一方面,需要高驅動電壓與高功耗,讀出速度慢,且周邊電路難以整合於1顆晶片,是其弱點。

因為這些弱點,主角地位轉移到了低功耗、讀出速度快,且能將放大、AD轉換與訊號處理整合於1顆晶片的CMOS影像感測器(CIS)。目前消費性相機與智慧型手機幾乎全採用CIS,CCD則以利基形式保留於需要高靈敏度的科學量測及部分工業用途。

CCD的發明也是諾貝爾物理學獎的得獎對象,是理解攝像元件歷史不可或缺的重要技術。搭配CMOS影像感測器、背照式、光二極體等條目一起閱讀,即可清楚理解影像感測器方式的差異與演進。

CCD影像感測器的常見問題

CCD與CMOS影像感測器有何不同?
CCD以接力方式傳送電荷並在1處讀出,因此雜訊少、均勻性優異,但需要高電壓,功耗較大。CMOS的每個像素都有放大電路並以平行方式讀出,因此具備低功耗、高速、低成本的優點,周邊電路也能整合在同一晶片上。
為什麼CCD不再是主流?
因為CMOS感測器透過微縮與電路技術進步大幅改善雜訊表現,CCD的畫質優勢變得不明顯;同時,低功耗、高速讀出、低成本與系統整合等優點成為決定性因素。智慧型手機的普及加速了這項轉變。
CCD現在還有在使用嗎?
在要求極低雜訊或高均勻性的部分科學量測、天文觀測、工業檢測等利基領域,至今仍在使用。不過消費性產品已幾乎不再採用,主要廠商也在縮減生產。

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