图像传感器的构造与布局详解

传感器的物理结构及其布局一般是有规则的集中式阵列,行列电路置于其一侧或两侧。图5.1给出了典型的图像传感器的显微图及其平面布局的原理。面积最大且最重要的部分是光感知阵列。这个阵列由光感知元件（图素或像素）构成。相对大的传感器阵列来说,图像传感阵列将占到整个芯片的90%以上。像素把光强度转变成电压、电路或电荷。将会在5.3节中列出像素阵列的特性。

图5.1 典型成像芯片的平面布局

连接到像素阵列的行列模块构成了外围电路,用于接收、转换和缓冲由像素产生的信号,或产生控制配置像素的信号。对于二维的传感器阵列来说,不可能把每一个像素产生的信号直接传送到阵列周边。这样,复用技术就被用于阵列的控制和读出。5.4节中将会介绍和讨论常用的读出策略。(www.xing528.com)

为了控制和读出信号,像素也需要电源和偏置电路来优化它们的性能。在芯片上,像素数据通常转换为数字图像数据。图像数据可以传输到片外或者在片上得到处理。在这两种方式下,图像数据在专用数据总线上传输,并使用专门的接口模块。5.5节介绍了成像器上图像数据的转换和传输中比较普遍的一些方法。

在成像芯片的物理范畴内,焊垫框架用于实现芯片和外界的连接。焊接在这些焊垫上的细小键合引线与芯片封装引脚进行电气连接,进一步把成像芯片焊接到智能摄像机的印制电路板上。焊垫配置在I/O缓冲区,并且含有一些特殊的电路,用来保护芯片免于生产加工过程中出现的电气过应力和静电放电。焊垫进一步连接到芯片的外围模块,同时也连接到布置在芯片周边的电源总线。