CMOS傳感器按為像素結(jié)構(gòu)分被動式與主動式兩種。

　　被動式像素結(jié)構(gòu)(Passive Pixel Sensor.簡稱PPS)，又叫無源式。它由一個(gè)反向偏置的光敏二極管和一個(gè)開關(guān)管構(gòu)成。光敏二極管本質(zhì)上是一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的PN結(jié)，它可等效為一個(gè)反向偏置的二極管和一個(gè)MOS電容并聯(lián)。當(dāng)開關(guān)管開啟時(shí)，光敏二極管與垂直的列線(Column bus)連通。位于列線末端的電荷積分放大器讀出電路(Charge integrating amplifier)保持列線電壓為一常數(shù)，當(dāng)光敏二極管存貯的信號電荷被讀出時(shí)，其電壓被復(fù)位到列線電壓水平，與此同時(shí)，與光信號成正比的電荷由電荷積分放大器轉(zhuǎn)換為電荷輸出。

　　主動式像素結(jié)構(gòu)(Active Pixel Sensor.簡稱APS)，又叫有源式，如圖2所示. 幾乎在CMOS PPS像素結(jié)構(gòu)發(fā)明的同時(shí)，人們很快認(rèn)識到在像素內(nèi)引入緩沖器或放大器可以改善像素的性能，在CMOS APS中每一像素內(nèi)都有自己的放大器。集成在表面的放大晶體管減少了像素元件的有效表面積，降低了“封裝密度”，使40%～50%的入射光被反射。這種傳感器的另一個(gè)問題是，如何使傳感器的多通道放大器之間有較好的匹配，這可以通過降低殘余水平的固定圖形噪聲較好地實(shí)現(xiàn)。由于CMOS APS像素內(nèi)的每個(gè)放大器僅在此讀出期間被激發(fā)，所以CMOS APS的功耗比CCD圖像傳感器的還小。

　　這填充因數(shù)(Fill Factor)，又叫充滿因數(shù)，它指像素上的光電二極管相對于像素表面的大小。量子效率(Quantun efficiency)是指一個(gè)像素被光子撞擊后實(shí)際和理論最大值電子數(shù)的歸一化值.被動式像素結(jié)構(gòu)的電荷填充因數(shù)通?？蛇_(dá)到70%，因此量子效率高。但光電二極管積累的電荷通常很小，很易受到雜波干擾。再說像素內(nèi)部又沒有信號放大器，只依賴垂直總線終端放大器，因而讀出的信號雜波很大，其S/N比低，更因不同位置的像素雜波大小不一樣(固定圖形噪波FPN)而影響整個(gè)圖像的質(zhì)量。而主動性像素結(jié)構(gòu)與被動式相比，它在每個(gè)像素處增加了一個(gè)放大器，可以將光電二極管積累的電荷轉(zhuǎn)換成電壓進(jìn)行放大，大大提高了S/N比，從而提高了傳輸過程中抗干擾的能力。但由于放大器占據(jù)了過多的像素面積，因而它的填充因數(shù)相對較低，一般在25%-35%之間。