2024年4月2日发(作者：最近的火车怎么都停运了)

CCD和CMOS哪个好？

最近常常有网友询问CCD和CMOS究竟有什么区分？买数码相机是不是CCD比

CMOS好？其实细心的网友只要随便的在百度上收一下就会发觉CCD和CMOS制作原理

没有本质的区分，CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论，但一般而言，普及型的数码相

机中使用CCD芯片的成像质量要好一些，由于CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS

是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，由于CMOS结构相对简洁，与现有的大规模

集成电路生产工艺相同，从而生产成本可以降低。从原理上，CMOS的信号是以点为单位

的电荷信号，而CCD是以行为单位的电流信号，前者更为敏感，速度也更快，更为省电。

现在高级的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工艺还不是非常成熟，一般的CMOS

一般辨别率低而成像较差。 CCD介绍

CCD是由为数众多的微小光电二极管及译码寻址电路构成的固态电子感光成像部件。

光电二极管的排列方式有两种。一种是平面阵列，多个光电二极管排列成一个平面，同时

感受光信号(颜色、强度等)，工作原理与传统的胶卷相像，这种方式感光速度快，但造价

高。另一种是条状阵列，多个光电二极管排列成一条直线，逐行进行感光成像，并逐行把

光信号传输到数码相机的存储介质中，工作原理与扫描仪相像。这种方式感光时间长，但

工艺简洁，成像质量较高。

CMOS介绍

CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor），它的中文名称是"互补性

氧化金属半导体'。主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存

着带N（带-电）和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯

片纪录和解读成影像。同样，CMOS的尺寸大小影响感光性能的效果，面积越大感光性能

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越好。CMOS的缺点就是太简单消失杂点, 这主要是由于早期的设计使CMOS在处理快速

变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。不过现在量产的高档CMOS

已经基本消退了此类问题。

对比：

整体来说，CCD 与 CMOS两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括 ISO 感

光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：

ISO 感光度差异：由于 CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外

设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此 相同像素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS

的感光度会低于CCD。

成本差异：CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程，可以一次整合全部周边设施于

单晶片中，节约加工晶片所需负担的成本 和良率的损失；相对地 CCD 采纳电荷传递的方

式输出资讯，必需另辟传输通道，假如通道中有一个像素故障（Fail），就会导致一整排的 讯

号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加 ADC 等周

边，CCD的制造成本相对高于CMOS。

解析度差异：在第一点"感光度差异'中，由于 CCMOS 每个像素的结构比 CCD 简单，

其感光开口不及CCD大， 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时，CCD感光器的

解析度通常会优于CMOS。不过，假如跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS 感光原件已经

可达到1400万 像素 / 全片幅的设计，CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光

原件制造上的困难，特殊是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。

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噪点差异：由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器，假如以百万像

素计，那么就需要百万个以上的 ADC 放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大

器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的CCD，

CMOS最终计算出的噪点就比较多。

耗电量差异：CMOS的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接

由旁边的电晶体做放大输出；但CCD却为被动式， 必需外加电压让每个像素中的电荷移

动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特（V）以上的水平，因此 CCD还必需要有

更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS。

CMOS与CCD的争辩由来已久，其感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。

目前数码相机的感应器只有CCD感应器和CMOS感应器。到目前为止，市面上绝大多数

的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应

用于一些摄想头和简易电脑相机上，若有哪家摄像头厂商生产的摄想头使用CCD感应器，

厂商肯定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣扬，甚至冠以"数码相机'之名。一时间，是否

具有CCD感应器变成了人们推断数码相机档次的标准之一。来看看这两种感光器的原理：

CCD（Charge Coupled Device ，感光耦合组件），是一种可以记录光线变化的半导体组

件。由很多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照耀时，每个感

光单位会将电荷反映在组件上，全部的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完

整的画面。CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半

导体）和CCD一样同为在数字相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一

般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS

上共存着带N（带 电） 和 P（带 + 电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即

可被处理芯片纪录和解读成影像。

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尽管CCD在影像品质等各方面均优于CMOS，但不行否认的CMOS具有低成本、低

耗电以及高整合度的特性。由于数码影像的需求热闹，CMOS的低成本和稳定供货，成为

厂商的最爱，也因此其制造技术不断地改良更新，使得CCD与CMOS两者的差异渐渐缩

小。新一代的CCD朝向耗电量削减作为改进目标，以期进入照相手机的行动通讯市场；

CMOS系列，则开头朝向大尺寸面积与高速影像处理晶片统合，藉由后续的影像处理修正

噪点以及画质表现，目前的状况是，很多低档入门型的数码相机使用廉价的低档CMOS芯

片，成像质量比较差。普及型、高级型及专业型数码相机使用不同档次的CCD，个别专业

型或准专业型数码相机使用高级的CMOS芯片。代表成像技术X3芯片实际也是一种

CMOS芯片。CCD可以说是近几年来垄断了整个消费DC市场，不过也正由于CCD天生

的限制，使得DC很难实现全像素高速连拍和1080p摄录；CMOS技术这几年得到长足

的进展，画质和控噪得到大幅提升，同时也具备了高速连拍的力量，而随着尼康、索尼开

头在单反上使用CMOS，也说明白CMOS的技术正在得到认可。

说究竟CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论，但一般而言，普及型的数码相机中使

用CCD芯片的成像质量要好一些。

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