成像传感器是将光学图像转变为电学信号的传感器。CCD有着更好的性能，CMOS有着更低的成本。

CCD成像传感器

CCD是电荷耦合器件(Charge-Coupled Device)。它的核心是紧密排列的一系列MOS电容，构成了一个二维阵列。它的原理就是利用MOS电容产生反型电子速度慢的特点。CCD阵列有两个功能，分别是将图像信号转化为二维阵列中所存储的电子包，二是将收集来的电荷转移到阵列的边缘，再通过电荷检测电路将这些电荷包以串行的方式读取出来。

电荷存储

在栅极突然施加一个电压，并且满足$V_g>V_t$。由于热产生电子空穴对是一个缓慢的过程，在一开始，半导体表面不会产生反型电子。此时，多余的电压将由耗尽区承担，耗尽区宽度将超过$W_{\mathrm{dmax}}$，能带弯曲超过$2\phi_B$，这种状态称为深耗尽。如下图(a)所示：

此时，如果有光照射到MOS电容达到10ms，将会由一些光生电子在界面处聚集，如图(b)所示。光生电子在表面处聚集，光生空穴会流向衬底内部（和之前讲光注入一样，在耗尽区产生电子空穴对会被拉开），进而通过衬底电极流出。那么我们就可以发现，在表面出积累的光生电子与光照强度有关，也就是讲图像信号转化为了二维MOS电容阵列中所存储的电子包。那么如何读取呢？就是靠CCD阵列的电荷转移功能。

深耗尽区时，耗尽区宽度增大，那么耗尽区电容减小，对应的CV曲线持续减小，如下图所示。

电荷转移

原理如下图所示：

每三个MOS电容为一组，每个MOS电容分别接着$V_1,V_2,V_3$，每组电容存储一个像素。如图(a)所示。首先增大$V_1$，存储的电荷会集中在左侧电容下。随后增大$V_2$，那么电子会向第二个电容转移，接着使得$V_2>V_1=V_3$，此时电子都集中在第二个电容下了。至此，将存储的电荷包转移了一个电容。一直这样下去，就可以串行读出每个像素点对应的存储电荷了。

在电荷转移过程中，需要保证三个栅极电压中，总有一个要保持最低电位，保证不同像素间的电荷信号不会发生混淆。

在二维阵列中，可以按照如下所示的读法：

使其中一行避光，作为读取行，然后进行将上面的行向下平移一行，使得上面一层感光行存储的电子进入读取行，然后读取。一直这样持续下去。

在进行平移和读取期间，整个CCD阵列需要进行避光，否则在平移的过程中光照会影响到存储的电子。

CMOS成像传感器

CMOS成像传感器不需要平移电荷包，而是通过行扫描读取的。光生电荷是利用PN结的光注入，耗尽区附近产生的电子和空穴将会被拉开，形成电荷存储。通过一个开路的N⁺P结，光生电子将会经过耗尽区存储在很薄的N⁺区中。PN结也是一个电容，因此，电子存储会改变N区的电压。通过电路会对变化的电容电压进行放大。