Un sensor de píxeles activos ( APS ) es un sensor de imagen en el que cada celda unitaria del sensor de píxeles tiene un fotodetector (normalmente un fotodiodo fijo ) y uno o más transistores activos . [1] [2] En un sensor de píxel activo de semiconductor de óxido metálico (MOS), los transistores de efecto de campo MOS (MOSFET) se utilizan como amplificadores . Existen diferentes tipos de APS, incluido el NMOS APS temprano y el APS MOS complementario (CMOS) mucho más común , también conocido como sensor CMOS , que se usa ampliamente entecnologías de cámaras digitales como cámaras de teléfonos móviles , cámaras web , la mayoría de las cámaras digitales de bolsillo modernas, la mayoría de las cámaras réflex digitales de lente única (DSLR) y las cámaras de lentes intercambiables sin espejo (MILC). Los sensores CMOS surgieron como una alternativa a los sensores de imagen de dispositivos de carga acoplada (CCD) y finalmente se vendieron más que ellos a mediados de la década de 2000.
El término "sensor de píxeles activo" también se utiliza para referirse al sensor de píxeles individual en sí, a diferencia del sensor de imagen. [3] En este caso, el sensor de imagen a veces se denomina generador de imágenes de sensor de píxeles activos , [4] o sensor de imagen de píxeles activos . [5]
Mientras investigaban la tecnología de semiconductores de óxido de metal (MOS), Willard Boyle y George E. Smith se dieron cuenta de que se podía almacenar una carga eléctrica en un pequeño condensador MOS , que se convirtió en el componente básico del dispositivo de par de carga (CCD), que inventaron en 1969. [6] [7] Un problema con la tecnología CCD era que requería la necesidad de una transferencia de carga casi perfecta, lo que, según Eric Fossum , "hace que su radiación sea 'suave', difícil de usar en condiciones de poca luz , difícil de fabricar en arreglos de gran tamaño, difícil de integrar con la electrónica en el chip , difícil de usar a bajas temperaturas, difícil de usar a altas velocidades de cuadro y difícil de fabricar en materiales que no sean de silicio que extienden la respuesta de longitud de onda ". [1]
En RCA Laboratories , un equipo de investigación que incluía a Paul K. Weimer , WS Pike y G. Sadasiv en 1969 propuso un sensor de imagen de estado sólido con circuitos de escaneo que usaban transistores de película delgada (TFT), con película fotoconductora utilizada para el fotodetector . [8] [9] Un generador de imágenes MOSFET (NMOS) de canal N "en su mayoría digital" de baja resolución con amplificación intrapíxel, para una aplicación de ratón óptico , fue demostrado por Richard F. Lyon en 1981. [10]Otro tipo de tecnología de sensor de imagen relacionada con el APS es la matriz de plano focal infrarrojo híbrido (IRFPA), [1] diseñada para operar a temperaturas criogénicas en el espectro infrarrojo . Los dispositivos son dos chips que se colocan juntos como un sándwich: un chip contiene elementos detectores hechos en InGaAs o HgCdTe , y el otro chip generalmente está hecho de silicio y se usa para leer los fotodetectores. La fecha exacta de origen de estos dispositivos está clasificada, pero estaban en uso a mediados de la década de 1980. [ cita requerida ]
Un elemento clave del sensor CMOS moderno es el fotodiodo fijo (PPD). [2] Fue inventado por Nobukazu Teranishi , Hiromitsu Shiraki y Yasuo Ishihara en NEC en 1980, [2] [11] y luego informado públicamente por Teranishi e Ishihara con A. Kohono, E. Oda y K. Arai en 1982, con la adición de una estructura anti- floración . [2] [12] El fotodiodo fijo es una estructura de fotodetector con bajo retardo , bajo ruido , alta eficiencia cuántica y baja corriente de oscuridad . [2]La nueva estructura de fotodetector inventada en NEC recibió el nombre de "fotodiodo fijo" (PPD) por BC Burkey en Kodak en 1984. En 1987, el PPD comenzó a incorporarse en la mayoría de los sensores CCD, convirtiéndose en un accesorio en las cámaras de video electrónicas de consumo y luego cámaras fotográficas digitales . Desde entonces, el PPD se ha utilizado en casi todos los sensores CCD y luego en los sensores CMOS. [2]