¿Qué son los Sensores CMOS Retroiluminados?
Los sensores CMOS retroiluminados son un tipo de sensor CMOS.
Se utilizan en cámaras digitales y smartphones como sensores de imagen que convierten la información luminosa recibida a través del objetivo en señales eléctricas.
Existen dos tipos de sensores CMOS: los iluminados por la superficie y los retroiluminados.
Los sensores CMOS convencionales con iluminación frontal tienen fotodiodos en el lado opuesto de la superficie al lado incidente, mientras que los sensores CMOS retroiluminados tienen una estructura en la que la luz se irradia desde la parte posterior del sustrato y los fotodiodos se colocan en el lado incidente.
Usos de los Sensores CMOS Retroiluminados
Los sensores CMOS se utilizan ampliamente como sensores de imagen en cámaras digitales, cámaras de teléfonos inteligentes y equipos de inspección de imágenes.
Los sensores CMOS retroiluminados se caracterizan por una mayor sensibilidad y un menor ruido que los sensores CMOS convencionales. Debido a esto también se utilizan como sensores de imagen a distancia en equipos de realidad aumentada (RA)/realidad virtual (RV), robots y drones que requieren movimiento independiente, reconocimiento de objetos y detección de obstáculos.
También se utilizan en aplicaciones de automoción como los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) y los sistemas de monitorización por cámara (CMS) en sustitución de los espejos retrovisores.
Principio de los Sensores CMOS Retroiluminados
Un sensor CMOS consta de un fotodiodo, un amplificador y un interruptor por píxel, y funciona según el principio de convertir y almacenar la luz recibida en una carga eléctrica en el fotodiodo, convertir la carga en una señal de tensión en el amplificador, conmutar el interruptor que selecciona el fotodiodo en un patrón de cuadrícula uno tras otro, y leer la señal por píxel. El principio es que las señales se leen píxel a píxel conmutando los interruptores que seleccionan los fotodiodos dispuestos en una cuadrícula uno tras otro.
Los sensores CMOS de iluminación superficial convencionales, al igual que los circuitos CMOS ordinarios, tienen una estructura en la que los fotodiodos se colocan en la capa inferior del sustrato de silicio, la capa de cableado está por encima de los fotodiodos y el filtro de color y la lente en chip se colocan en otra capa por encima.
Los sensores CMOS convencionales con esta estructura tienen el problema de que la luz enfocada por la lente en chip llega al fotodiodo, donde es bloqueada por los circuitos de cableado y transistores, lo que reduce la sensibilidad.
Por otro lado, en los sensores CMOS retroiluminados, el fotodiodo y la capa de cableado se instalan en un sustrato de silicio, el sustrato se invierte, el sustrato se rasura y el filtro de color y la lente en chip se montan en la parte posterior.
En los sensores CMOS retroiluminados con esta estructura, la superficie que ilumina la luz es la parte posterior del sustrato de silicio y la luz recogida no se ve afectada por el cableado o los transistores, por lo que la cantidad de luz recibida por un píxel unitario aumenta en comparación con un sensor iluminado frontalmente. También son más sensibles a la luz incidente en ángulo.