水流方向从左流向右，上面有一个开关。拧下时水流停止，拧上时水流打开。左边是水流的源头我们给它起个名字，叫做源端（就是源头的意思嘛），右边是水流出去的地方，也就是说水都从这个地方漏出去了，我们也给它起个名字叫做漏端。上面的开关控制着水是否从源头流向泄漏端，就像栅栏一样。如果栅栏被放下，它将阻止水流。如果放在上面，恰恰相反，我们也给它起了一个名字，叫做栅栏端（但是，如果在这里阅读zha四声，太难听了，查了新华字典，这个词也可以读shan这样听起来好多了，所以我们一起读吧shan一声）。事实上，栅端不仅控制水流，还控制水流的大小。那么如何控制呢？细心的人会发现开关上有螺纹，可以控制栅栏的深度，从而达到控制水流大小的目的，避免了轻轻碰开关直接流出水流的尴尬。这就是水龙头的工作原理，我们可以简化这张图片。如下
当我们对栅端施加压力时，我们将控制从源端到泄漏端的水流大小。
但这里需要注意的是，这里有三种状态，没有水，水量很小(因为栅端压力太小，没有完全打开)，水量充足(栅端压力已经完全打开了栅栏)。
CMOS原理
说到这里，我们已经明白了CMOS工作原理，怎么样？还不懂？好吧，让我们换个名字，比如这样。
如果N型材料在源端接地(0V），在漏端接一个相对较大的正电压，那么电子流根据异性相吸的原则也会从源端流向漏端。你可能会问，那栅端的作用是啥呢？其实栅端的作用和水龙头一样，控制着有没有电子流或者电子流的大小。我们再画个图
当我们在栅端增加正电压时，源端的电子流和栅端的左侧可以靠近，所以源端的电子流首先向右上角移动（因为二氧化硅是纯绝缘体，所以源端的电子不会跑到上面）。当网格端的电压越大，电子就越右，直到网格端的电压大于一定值，源端的电子流就会流到漏端。这样，电子流就有了一个完整的通道。只要源、栅、漏端电压不变，电子流就会从源到漏端不断形成下图~
图像传感器是一种将光信号转换为电信号的装置，广泛应用于数字电视和视觉通信市场。20世纪60年代末，贝尔实脸室发现电荷通过半导体势圈转移，提出了固态成像的新概念和一维概念CCD(Charge-Coupled Device 模型耦合器件)模型器件。CCD该技术已成热，应用广泛。
但是随着CCD扩大应用范围，其缺点逐渐暴露。CCD技术芯片技术复杂，不能与标准技术兼容。CCD因此，技术芯片所需的电压功耗很大CCD技术芯片价格昂贵，使用不方便。
目前最引人注目、最有发展潜力的是采用标准CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor 生产图像传感器的互补金属氧化物场效应管)技术CMOS图像传感器。CMOS图像传感器芯片采用CMOS图像采集单元和信号处理单元可以集成到同一芯片上。由于具有上述特点，它适合大规模批量生产，适用于要求小尺寸、低价格、摄像质量无过高要求的应用，如保安用小型、微型相机、手机、计算机网络视频会议系统、无线手持式视频会议系统、条形码扫描器、传真机、玩具、生物显微计数、某些车用摄像系统等大量商用领域。
CMOS图像传感器
CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器CCD历史渊源共同。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行动驱动、列驱动、时序控制逻辑组成AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等部件通常集成在同一个硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分和读取。
在CMOS其他数字信号处理电路也可以集成在图像传感器芯片上AD为了快速计算，转换器、自动曝光控制、不均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，甚至可以编程DSP器件与CMOS设备集成在一起，形成单片数字相机和图像处理系统。
更确切地说，CMOS图像传感器应该是图像系统。一个典型的CMOS图像传感器通常包括：图像传感器的核心（将离散信号电平多路传输到单个输出）CCD图像传感器非常相似)，芯片中的所有时序逻辑、单时钟和可编程功能，如增益调节、积分时间、窗口和模数转换器。事实上，当设计师购买时CMOS在图像传感器之后，他得到了所有系统，包括图像阵列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器。与传统的CCD与图像系统相比，在芯片上集成整个图像系统不仅降低了功耗，而且具有重量轻、占用空间少、整体价格低的优点。
CMOS结构
下图为CMOS图像传感器的功能框图。
首先，外部光照像素阵列产生光电效应，在像素单元中产生相应的电荷。根据需要选择逻辑单元，选择相应的行像素单元。行像素单元中的图像信号通过各自列出的信号总线传输到相应的模拟信号处理单元和A/D转换器，转换成数字图像信号输出。行选逻辑单元可以逐行扫描像素阵列或分行扫描。可实现图像窗口提取功能的行选逻辑单元和列选逻辑单元。模拟信号处理单元的主要功能是放大信号，提高信噪比。此外，为了获得合格的实用摄像头，芯片必须包含曝光时间控制、自动增益控制等各种控制电路。必须使用多个时序控制信号，以使芯片中各部分的电路按规定的节拍移动。为了方便相机的应用，芯片还需要输出同步信号、行起始信号、场起始信号等时序信号。
一方面，CMOS图像传感器在每个像素位置都有一个放大器，这使得它可以将离散的电荷信号包转换为电压输出，并且只需要在帧速率下重置即可。CMOS图像传感器的优点之一是带宽低，信噪比增加。由于制造工艺的限制，早先的CMOS图像传感器不能将放大器放置在像素位置。这种被称为PPS噪声性能不理想的技术也吸引了对的CMOS各种干扰图像传感器。
然而，今天，随着生产过程的改进，有可能在像素中增加复杂功能。目前，电子开关、互阻抗放大器、用于降低固定图形噪声的相关双采样保持电路、消除噪声等附加功能可以添加到像素位置。实际上，在Conexant公司（前Rockwell半导体公司)先进CMOS用于摄像CMOS在图传感器上，每个像素都设计并使用了6个晶体管，测试到的读出噪声只有1平方根电子。然而，随着像素中电路数量的增加，感光二极管的空间逐渐减少。为了避免这一比例（也称为空气占用因数或填充系数）的下降，通常使用微透镜，因为每个像素位置上的微透镜可以改变射线的方向，使原本落在连接点或晶体管上的光回到对光敏感的二极管区域。
因为电荷限制在像素内，CMOS图像传感器的另一个固有优点是其抗光晕特性。在像素位置内产生的电压先是被切换到一个纵列的缓冲区内，然后再被传输到输出放大器中，因此不会发生传输过程中的电荷损耗以及随后产生的光晕现象。其不利因素是每个像素中放大器的阈值电压差异很小，会引起固定图像噪声。然而，随着CMOS随着图像传感器结构设计和制造工艺的不断改进，这种效果明显减弱。
这种多功能集成，使多以前无法应用图像技术的地方变得可行，如儿童玩具、更分散的安全摄像头、嵌入在显示器和膝盖计算机显示器中的摄像头、带相机的移动电路、指纹识别系统，甚至医学图像中使用的一次性摄像头，这些都被一些设计师考虑过。
CCD型和CMOS型固态图像传感器在光检测中采用了硅的光电效应原理，区别在于像素光生电荷的读取。典型的CMOS像素阵列是二维可编码传感器阵列。传感器的每一列都连接到一条位线上，行允许线允许所选行中的每个敏感单元输出信号输出到相应的位线上。位线的末端是一个多路选择器，根据每列的独立位置进行选择。
根据不同的像素结构，CMOS图像传感器可分为无源像素被动传感器（PPS）主动传感器和有源像素APS）。根据光生电荷的不同产生方式APS又分为光敏二极管型、光栅型和对数响应型，现在又提出了DPS(digital pixel sensor)概念。
CMOS传感器参数
1、传感器尺寸
CMOS图像传感器的尺寸越大，则成像系统的尺寸越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。目前，CMOS图像传感器的常见尺寸有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。
2、像素总数和有效像素数
像素总数是指所有像素的总和，像素总数是衡量CMOS图像传感器的主要技术指标之一。CMOS图像传感器的总体像素中被用来进行有效的光电转换并输出图像信号的像素为有效像素。显而易见,有效像素总数隶属于像素总数集合。有效像素数目直接决定了CMOS图像传感器的分辨能力。
3、灵敏度
图像传感器对入射光功率的响应能力被称为响应度。对于CMOS图像传感器来说,通常采用电流灵敏度来反映响应能力,电流灵敏度也就是单位光功率所产生的信号电流。
4、分辨率
分辨率是指CMOS图像传感器对景物中明暗细节的分辨能力。通常用调制传递函数(MTF)来表示,同时也可以用空间频率(lp/mm)来表示。
5、光电响应不均匀性
CMOS图像传感器是离散采样型成像器件,光电响应不均匀性定义为CMOS图像传感器在标准的均匀照明条件下,各个像元的固定噪声电压峰峰值与信号电压的比值。
6、光谱响应特性
CMOS图像传感器的信号电压Vs和信号电流Is是入射光波长λ的函数。光谱响应特性就是指CMOS图像传感器的响应能力随波长的变化关系,它决定了CMOS图像传感器的光谱范围。