近日，美國(guó)密歇根大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種全新設(shè)計(jì)的“自供電”CMOS圖像傳感器，其像素能夠同時(shí)進(jìn)行成像和能量收集。這樣的設(shè)計(jì)可能會(huì)為將來(lái)的緊湊自供電相機(jī)開辟道路?？萍济襟wTechCrunch的DevinColdewey評(píng)論稱：“新設(shè)計(jì)的傳感器本質(zhì)上是一臺(tái)永遠(yuǎn)不需要電池或者無(wú)線電源的相機(jī)?！?/p>
該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出了能夠同時(shí)進(jìn)行成像和能量收集的原型CMOS有源像素，而無(wú)需引入額外的平面PN結(jié)，其像素采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中可用的結(jié)構(gòu)。論文主要作者EuisikYoon在論文摘要中解釋稱：“與傳統(tǒng)的基于CMOS電子的成像像素不同，新型傳感器中的N阱區(qū)被用作圖像捕獲的感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，我們采用了基于空穴的成像技術(shù)，同時(shí)利用N阱區(qū)以高于94%的高填充因子收集能量。
“最高功率密度”
EuisikYoon表示：“我們已經(jīng)成功地證明了能量收集能夠?qū)崿F(xiàn)998pW/klux的功率密度，同時(shí)以74.67pJ/像素捕獲圖像。我們目前制造的原型設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了最高的功率密度，并且能夠以15fps的速度自行維持其圖像捕獲，而無(wú)需超過(guò)60klux照明的外部電源?！?/p>
根據(jù)論文的內(nèi)容，新型傳感器將在“60000勒克斯的晴朗天氣”下實(shí)現(xiàn)每秒鐘15張圖像的采集速度，而在正常的日光條件下(通常為20000～30000勒克斯)，能夠?qū)崿F(xiàn)每秒7.5張的圖像采集速度。據(jù)報(bào)道，研究人員目前主要關(guān)注開發(fā)概念驗(yàn)證芯片，他們?cè)谡撐闹兄赋瞿壳安]有優(yōu)化傳感器本身的功耗。
該論文得出結(jié)論稱：“我們提出了一種原型CMOS有源像素架構(gòu)，該架構(gòu)能夠通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中利用固有的嵌入式垂直PN結(jié)同時(shí)實(shí)現(xiàn)成像和能量采集，并使用空穴作為成像載荷子，達(dá)到94%的高填充因子。為了證明該設(shè)計(jì)的可行性，我們制作了一個(gè)CIS芯片，并進(jìn)行了功率密度為998pW/klux的能量收集試驗(yàn)，同時(shí)生成了品質(zhì)因數(shù)為74.67pJ/像素的圖像，該像素提供了最高的功率采集密度?！?/p>
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