近日, 美國密西根大學的研究人員開發了一種全新設計的 '自供電' CMOS映像感測器, 其像素能夠同時進行成像和能量收集. 這樣的設計可能會為將來的緊湊自供電相機開闢道路. 科技媒體TechCrunch的Devin Coldewey評論稱: '新設計的感測器本質上是一台永遠不需要電池或者無線電源的相機. '
該研究團隊已經開發出了能夠同時進行成像和能量收集的原型CMOS有源像素, 而無需引入額外的平面PN結, 其像素採用標準CMOS工藝中可用的結構. 論文主要作者Euisik Yoon在論文摘要中解釋稱: '與傳統的基於CMOS電子的成像像素不同, 新型感測器中的N阱區被用作映像捕獲的感應節點, 我們採用了基於空穴的成像技術, 同時利用N阱區以高於94%的高填充因子收集能量.
'最高功率密度'
Euisik Yoon表示: '我們已經成功地證明了能量收集能夠實現998 pW/klux的功率密度, 同時以74.67 pJ/像素捕獲映像. 我們目前製造的原型設備已經實現了最高的功率密度, 並且能夠以15 fps的速度自行維持其映像捕獲, 而無需超過60 klux照明的外部電源. '
根據論文的內容, 新型感測器將在 '60000勒克斯的晴朗天氣' 下實現每秒鐘15張映像的採集速度, 而在正常的日光條件下(通常為20000~ 30000勒克斯), 能夠實現每秒7.5張的映像採集速度. 據報道, 研究人員目前主要關注開發概念驗證晶片, 他們在論文中指出目前並沒有優化感測器本身的功耗.
該論文得出結論稱: '我們提出了一種原型CMOS有源像素架構, 該架構能夠通過在標準CMOS工藝中利用固有的嵌入式垂直PN結同時實現成像和能量採集, 並使用空穴作為成像載荷子, 達到94%的高填充因子. 為了證明該設計的可行性, 我們製作了一個CIS晶片, 並進行了功率密度為998 pW/klux 的能量收集試驗, 同時生成了品質因數為74.67 pJ/像素的映像, 該像素提供了最高的功率採集密度. '
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