美國(guó)密歇根大學(xué)工程师开发出太阳能(néng)成像传感器

近日，美國(guó)密歇根大學(xué)的研究人员开发了一种全新(xīn)设计的“自供電(diàn)”CMOS图像传感器，其像素能(néng)够同时进行成像和能(néng)量收集。这样的设计可(kě)能(néng)会為(wèi)将来的紧凑自供電(diàn)相机开辟道路。科(kē)技媒體(tǐ)TechCrunch的Devin Coldewey评论称：“新(xīn)设计的传感器本质上是一台永遠(yuǎn)不需要電(diàn)池或者无線(xiàn)電(diàn)源的相机。”

　　该研究团队已经开发出了能(néng)够同时进行成像和能(néng)量收集的原型CMOS有(yǒu)源像素，而无需引入额外的平面PN结，其像素采用(yòng)标准CMOS工艺中可(kě)用(yòng)的结构。论文(wén)主要作者Euisik Yoon在论文(wén)摘要中解释称：“与传统的基于CMOS電(diàn)子的成像像素不同，新(xīn)型传感器中的N阱區(qū)被用(yòng)作图像捕获的感应节点，我们采用(yòng)了基于空穴的成像技术，同时利用(yòng)N阱區(qū)以高于94%的高填充因子收集能(néng)量。
 

　　“最高功率密度”
 

　　Euisik Yoon表示：“我们已经成功地证明了能(néng)量收集能(néng)够实现998 pW/klux的功率密度，同时以74.67 pJ/像素捕获图像。我们目前制造的原型设备已经实现了最高的功率密度，并且能(néng)够以15 fps的速度自行维持其图像捕获，而无需超过60 klux照明的外部電(diàn)源。”
 

　　根据论文(wén)的内容，新(xīn)型传感器将在“60000勒克斯的晴朗天气”下实现每秒(miǎo)钟15张图像的采集速度，而在正常的日光条件下(通常為(wèi)20000～30000勒克斯)，能(néng)够实现每秒(miǎo)7.5张的图像采集速度。据报道，研究人员目前主要关注开发概念验证芯片，他(tā)们在论文(wén)中指出目前并没有(yǒu)优化传感器本身的功耗。
 

　　该论文(wén)得出结论称：“我们提出了一种原型CMOS有(yǒu)源像素架构，该架构能(néng)够通过在标准CMOS工艺中利用(yòng)固有(yǒu)的嵌入式垂直PN结同时实现成像和能(néng)量采集，并使用(yòng)空穴作為(wèi)成像载荷子，达到94%的高填充因子。為(wèi)了证明该设计的可(kě)行性，我们制作了一个CIS芯片，并进行了功率密度為(wèi)998 pW/klux 的能(néng)量收集试验，同时生成了品质因数為(wèi)74.67 pJ/像素的图像，该像素提供了最高的功率采集密度。”