美国密歇根大学工程师成功开发太阳能成像传感器

发布日期：2018-04-16 来源： 中国光学期刊网 浏览次数：19818

　　近日，美国密歇根大学的研究人员开发了一种全新设计的“自供电”CMOS图像传感器，其像素能够同时进行成像和能量收集。这样的设计可能会为将来的紧凑自供电相机开辟道路。科技媒体TechCrunch的Devin Coldewey评论称：“新设计的传感器本质上是一台永远不需要电池或者无线电源的相机。”

　　该研究团队已经开发出了能够同时进行成像和能量收集的原型CMOS有源像素，而无需引入额外的平面PN结，其像素采用标准CMOS工艺中可用的结构。论文主要作者Euisik Yoon在论文摘要中解释称：“与传统的基于CMOS电子的成像像素不同，新型传感器中的N阱区被用作图像捕获的感应节点，我们采用了基于空穴的成像技术，同时利用N阱区以高于94%的高填充因子收集能量。

　　“高功率密度”

　　Euisik Yoon表示：“我们已经成功地证明了能量收集能够实现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高的功率密度，并且能够以15 fps的速度自行维持其图像捕获，而无需超过60 klux照明的外部电源。”

　　根据论文的内容，新型传感器将在“60000勒克斯的晴朗天气”下实现每秒钟15张图像的采集速度，而在正常的日光条件下(通常为20000～30000勒克斯)，能够实现每秒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，他们在论文中指出目前并没有优化传感器本身的功耗。

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

　　(原文标题：美国密歇根大学工程师开发太阳能成像传感器)

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