Основна сфера застосування лінійних световоспрінімающих пристроїв - сканери, панорамний фотоапаратура, а також спектроаналізатори та інше науково-дослідне обладнання.
У класичній схемі ПЗС-елемента, при якій використовуються електроди з полікристалічного кремнію, світлочутливість обмежена через часткове розсіювання світла поверхнею електрода. Тому при зйомці в особливих умовах, що вимагають підвищеної світлочутливості у синій і ультрафіолетовій областях спектру, застосовуються матриці зі зворотним засвіченням (англ. Back-illuminated matrix). У сенсорах такого типу реєстрований світло падає на підкладку, але для необхідного внутрішнього фотоефекту підкладка шліфується до товщини 10-15 мкм. Дана стадія обробки істотно збільшувала вартість матриці, пристрої виходили досить тендітними і вимагали підвищеної обережності при складанні та експлуатації.
Матриця зі зворотним засвіченням
Очевидно, що при використанні світлофільтрів, що послаблюють світловий потік, всі дорогі операції по збільшенню чутливості втрачають сенс, тому матриці зі зворотним засвіченням застосовуються здебільшого в астрономічної фотографії.
Світлочутливість матриці складається з світлочутливості всіх її фотодатчиків (пікселів) і в цілому залежить від:
- інтегральної світлочутливості, що представляє собою відношення величини фотоефекту до світлового потоку (в люменах) від джерела випромінювання нормованого спектрального складу;
- монохроматичної світлочутливості '- відношення величини фотоефекту до величини світлової енергії випромінювання (в мілліелектронвольтах), що відповідає певній довжині хвилі;
- набір всіх значень монохроматичної світлочутливості для обраної частини спектра світла становить спектральну світлочутливість - залежність світлочутливості від довжини хвилі світла;
- КМОП-МАТРИЦЯ.
КМОП-матриця - світлочутлива матриця, виконана на основі КМОП-технології.
SIMD WDR матриця, також виконана на основі КМОП-технології, має в обрамленні кожного пікселя ще й автоматичну систему налаштування часу його експонування, що дозволяє радикально збільшити фотографічну широту пристрою.
У КМОП-матрицях використовуються польові транзистори з ізольованим затвором з каналами різної провідності.
Еквівалентна схема осередку КМОП-матриці
Еквівалентна схема осередку КМОП-матриці: 1 - світлочутливий елемент (діод); 2 - затвор; 3 - конденсатор, який зберігає заряд з діода; 4 - підсилювач; 5 - шина вибору рядка; 6 - вертикальна шина, що передає сигнал процесору; 7 - сигнал скидання.
КМОП (КМОП; комплементарная логіка на транзисторах метал-оксид-напівпровідник; англ. CMOS, Complementary-symmetry / metal-oxide semiconductor) - технологія побудови електронних схем. В технології КМОП використовуються польові транзистори з ізольованим затвором з каналами різної провідності. Відмінною особливістю схем КМОП в порівнянні з біполярними технологіями (ТТЛ, ЕСЛ і ін.) Є дуже мале енергоспоживання в статичному режимі (в більшості випадків можна вважати, що енергія споживається тільки під час перемикання станів). Ще однією особливістю структури КМОП в порівнянні з іншими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) є наявність як n-, так і p-канальних польових транзисторів; як наслідок, КМОП-схеми мають вищу швидкодію і менше енергоспоживання, однак при цьому характеризуються складнішим технологічним процесом виготовлення і меншою щільністю упаковки.
- До зйомки подається сигнал скидання.
- В процесі експозиції відбувається накопичення заряду фотодиодом.
- У процесі зчитування відбувається вибірка значення напруги на конденсаторі.
- Фотодіод осередку займає значно меншу площу елемента матриці, в порівнянні з ПЗС матрицею з повнокадровим переносом. Тому ранні матриці КМОП мали суттєво нижчу світлочутливість, ніж ПЗС.
- Фотодіод осередку матриці має порівняно малий розмір, величина ж одержуваного вихідної напруги залежить не тільки від параметрів самого фотодіода, а й від властивостей кожного елемента пікселя. Таким чином, у кожного пікселя матриці виявляється своя власна характеристична крива, і виникає проблема розкиду світлочутливості і коефіцієнта контрасту пікселів матриці. В результаті чого перші вироблені КМОП-матриці мали порівняно низький дозвіл і високий рівень так званого «структурного шуму» (англ. Pattern noise).
- Наявність на матриці великого в порівнянні з фотодиодом обсягу електронних елементів створює додатковий нагрів пристрої в процесі зчитування і призводить до зростання теплового шуму.
Польовий транзистор - напівпровідниковий прилад, в якому струм змінюється в результаті дії перпендикулярного струму електричного поля, створюваного вхідним сигналом.
Перебіг в польовому транзисторі робочого струму обумовлене носіями заряду тільки одного знаку (електронами або дірками), тому такі прилади називаються уніполярними (на відміну від біполярних).