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Sensor BSI

Agosto 10, 2021

Un Sensor BSI, o CMOS BSI, (del inglés: Back-Side Illumination), son los términos abreviados que definen el Sensor CMOS con iluminación posterior. Se trata de un tipo de sensor digital de imagen que utiliza una nueva disposición de los elementos fotosensibles para aumentar la cantidad de luz captada y así mejorar el rendimiento con poca luz.

Estructura de un chip BSI CMOS, con la capa fotosensible frontal (al revés de la clásica CMOS oculta detrás de los transistores y los circuitos conductores)

El principio de esta tecnología consiste en girar la oblea, intercambiando lo que era la parte frontal respecto la trasera (los transistores y los circuitos metálicos respecto la capa fotosensible, así al incidir la luz directamente sobre esta última, se obtiene una gran mejora de sensibilidad en entornos con poca luz.

La técnica inventada por OmniVision Technologies,[1]​ se utilizó durante algún tiempo en entornos especializados como cámaras de seguridad y sensores de astronomía para poca luz, pero su construcción era un poco compleja y requería algunas mejoras antes de poder ser utilizada de forma general para el gran público.

Sony fue la primera en reducir estos problemas y los costos lo suficiente como para introducir un sensor BI CMOS EXMOR R de 5 megapíxeles de 1,75 micras a un precio competitivo en 2009.[2]​

Descripción

La diferencia introducida al colocar el cableado detrás de los fotodiodos sensores de luz es similar a la diferencia existente entre el Ojo de los cefalópodos y el ojo de los vertebrados.

Un sensor digital de imagen tradicional, con iluminación frontal se construye de una manera similar a la del ojo humano, con una lente en la parte delantera y los fotodetectores en la parte posterior. En este tipo de diseño tradicional del sensor digital se coloca la matriz activa del sensor en la superficie frontal, simplificando así la fabricación. Sin embargo la matriz activa y su cableado, reflejan parte de la luz, y por lo tanto sólo puede llegar a la capa de fotocátodos una parte de la luz entrante; la reflexión en esos elementos reduce la cantidad de luz capaz de ser capturada.[2]​

Un sensor de iluminación trasera contiene los mismos elementos, pero sitúa la matriz del cableado detrás de la capa fotocátodos, invirtiendo la posición de la oblea de silicio durante la fabricación, adelgazando después su reverso para que la luz pueda llegar con más facilidad a la capa de fotocátodos sin pasar a través de la capa de cableado. Este cambio permite mejorar (desde un 60% a más del 90%) la probabilidad de que un fotón entrante sea capturado por la capa sensible,[3]​ la mayor diferencia de ganancia se obtiene cuanto más pequeño es el tamaño de píxel, ya que el área de captura de luz ganada al cambiar el cableado de la parte anterior (luz incidente) a la superficie trasera (parafraseando el diseño BSI) es proporcionalmente más pequeña para un píxel más grande.[3]​ Los sensores BSI-CMOS son más ventajosos en condiciones de poca luz.[4]​

Historia

El primer chip funcional fue creado en 2007 por OmniVision Technologies,[1]​ pero no se generalizó debido a las exigencias tecnológicas d la producción y su alto precio. Sin embargo, en agosto del 2009 Sony introdujo el chip sensor CMOS "Exmor R",[2]​ que empezó a aplicar a su gama de productos. Según Sony, el nuevo sensor ofrecía 8 dB de ganancia de señal y -2 dB de factor ruido. De hecho el sensor con el nuevo diseño de iluminación posterior, puede aportar una mejora del rendimiento de hasta dos veces en entornos con poca luz.[2]​

En 2010, Apple, instaló chips BSI CMOS de OmniVision Technologies en la Cámara de su iPhone 4.[5]​[6]​ Los competidores siguieron su ejemplo, y a finales de ese año la mayoría de las empresas estaban ofreciendo una versión BSI en sus productos de alta gama. OmniVision siguió impulsando la tecnología en distintas líneas de productos, por ejemplo en el HTC EVO 4G,[7]​ que estaba equipado con un sensor BSI OmniVision de 8 Mpx de 1,4 micras. En 2011, como primicia, Sony implantó su sensor Exmor R en el teléfono inteligente insignia de Sony, el Ericsson Xperia Arc.[8]​ Finalmente, en septiembre de 2013, el iPhone 4s pasaría a emplear también un sensor BSI fabricado por Sony.[9]​)

Ventajas

  • Alta sensibilidad del sensor digital.
  • Más barato y más fácil de fabricar que los CCD.
  • El chip es muy rápido
  • Pequeño tamaño
  • Menor consumo de energía

Desventajas[10]​

  • Una mayor tendencia a la diafonía de las señales electrónicas que pueden causar una mezcla de colores y ciertos tipos de problemas de ruido.
  • Dado que se emplea una oblea de silicio más delgada, los sensores son más frágiles durante la fabricación.
  • Hay un flujo de corriente incluso cuando el sensor no está iluminado.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Yoshida 2007
  2. ↑ Sony, 2009
  3. ↑ Swain and Cheskis, 2008
  4. Yoshua Goldman. «Why the iPhone 4 takes good low-light photos: BSI CMOS sensors explained!». Consultado el 29 de septiembre de 2014. 
  5. Tufegdzic, Pamela (3 de septiembre de 2010). «iPhone 4 Drives Adoption of BSI Image Sensors in Smart Phones». iSuppli. desde el original el 19 de julio de 2011. Consultado el 3 de agosto de 2011. 
  6. Apple, 2010
  7. htc-evo-4g
  8. http://www.engadget.com/2011/03/30/sony-ericsson-xperia-arc-review/
  9. Kidman, Angus. «iPhone 5s And 5c: Yes, Those Are Lower-Case». Lifehacker Australia. Consultado el 28 de septiembre de 2014. 
  10. Backlit CMOS
  •   Datos: Q2203476

Agosto 10, 2021
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Un Sensor BSI o CMOS BSI del ingles Back Side Illumination son los terminos abreviados que definen el Sensor CMOS con iluminacion posterior Se trata de un tipo de sensor digital de imagen que utiliza una nueva disposicion de los elementos fotosensibles para aumentar la cantidad de luz captada y asi mejorar el rendimiento con poca luz Estructura de un chip BSI CMOS con la capa fotosensible frontal al reves de la clasica CMOS oculta detras de los transistores y los circuitos conductores El principio de esta tecnologia consiste en girar la oblea intercambiando lo que era la parte frontal respecto la trasera los transistores y los circuitos metalicos respecto la capa fotosensible asi al incidir la luz directamente sobre esta ultima se obtiene una gran mejora de sensibilidad en entornos con poca luz La tecnica inventada por OmniVision Technologies 1 se utilizo durante algun tiempo en entornos especializados como camaras de seguridad y sensores de astronomia para poca luz pero su construccion era un poco compleja y requeria algunas mejoras antes de poder ser utilizada de forma general para el gran publico Sony fue la primera en reducir estos problemas y los costos lo suficiente como para introducir un sensor BI CMOS EXMOR R de 5 megapixeles de 1 75 micras a un precio competitivo en 2009 2 Indice 1 Descripcion 2 Historia 3 Ventajas 4 Desventajas 10 5 Vease tambien 6 ReferenciasDescripcion EditarLa diferencia introducida al colocar el cableado detras de los fotodiodos sensores de luz es similar a la diferencia existente entre el Ojo de los cefalopodos y el ojo de los vertebrados Un sensor digital de imagen tradicional con iluminacion frontal se construye de una manera similar a la del ojo humano con una lente en la parte delantera y los fotodetectores en la parte posterior En este tipo de diseno tradicional del sensor digital se coloca la matriz activa del sensor en la superficie frontal simplificando asi la fabricacion Sin embargo la matriz activa y su cableado reflejan parte de la luz y por lo tanto solo puede llegar a la capa de fotocatodos una parte de la luz entrante la reflexion en esos elementos reduce la cantidad de luz capaz de ser capturada 2 Un sensor de iluminacion trasera contiene los mismos elementos pero situa la matriz del cableado detras de la capa fotocatodos invirtiendo la posicion de la oblea de silicio durante la fabricacion adelgazando despues su reverso para que la luz pueda llegar con mas facilidad a la capa de fotocatodos sin pasar a traves de la capa de cableado Este cambio permite mejorar desde un 60 a mas del 90 la probabilidad de que un foton entrante sea capturado por la capa sensible 3 la mayor diferencia de ganancia se obtiene cuanto mas pequeno es el tamano de pixel ya que el area de captura de luz ganada al cambiar el cableado de la parte anterior luz incidente a la superficie trasera parafraseando el diseno BSI es proporcionalmente mas pequena para un pixel mas grande 3 Los sensores BSI CMOS son mas ventajosos en condiciones de poca luz 4 Historia EditarEl primer chip funcional fue creado en 2007 por OmniVision Technologies 1 pero no se generalizo debido a las exigencias tecnologicas d la produccion y su alto precio Sin embargo en agosto del 2009 Sony introdujo el chip sensor CMOS Exmor R 2 que empezo a aplicar a su gama de productos Segun Sony el nuevo sensor ofrecia 8 dB de ganancia de senal y 2 dB de factor ruido De hecho el sensor con el nuevo diseno de iluminacion posterior puede aportar una mejora del rendimiento de hasta dos veces en entornos con poca luz 2 En 2010 Apple instalo chips BSI CMOS de OmniVision Technologies en la Camara de su iPhone 4 5 6 Los competidores siguieron su ejemplo y a finales de ese ano la mayoria de las empresas estaban ofreciendo una version BSI en sus productos de alta gama OmniVision siguio impulsando la tecnologia en distintas lineas de productos por ejemplo en el HTC EVO 4G 7 que estaba equipado con un sensor BSI OmniVision de 8 Mpx de 1 4 micras En 2011 como primicia Sony implanto su sensor Exmor R en el telefono inteligente insignia de Sony el Ericsson Xperia Arc 8 Finalmente en septiembre de 2013 el iPhone 4s pasaria a emplear tambien un sensor BSI fabricado por Sony 9 Ventajas EditarAlta sensibilidad del sensor digital Mas barato y mas facil de fabricar que los CCD El chip es muy rapido Pequeno tamano Menor consumo de energiaDesventajas 10 EditarUna mayor tendencia a la diafonia de las senales electronicas que pueden causar una mezcla de colores y ciertos tipos de problemas de ruido Dado que se emplea una oblea de silicio mas delgada los sensores son mas fragiles durante la fabricacion Hay un flujo de corriente incluso cuando el sensor no esta iluminado Vease tambien EditarCMOS CCD Circuito integrado Camara digital Telefono con camara Editcam Videocamara de mano Videocamara sin cinta XDCAM SDHC AVCHD HDVReferencias Editar a b Yoshida 2007 a b c d Sony 2009 a b Swain and Cheskis 2008 Yoshua Goldman Why the iPhone 4 takes good low light photos BSI CMOS sensors explained Consultado el 29 de septiembre de 2014 Tufegdzic Pamela 3 de septiembre de 2010 iPhone 4 Drives Adoption of BSI Image Sensors in Smart Phones iSuppli Archivado desde el original el 19 de julio de 2011 Consultado el 3 de agosto de 2011 Apple 2010 htc evo 4g http www engadget com 2011 03 30 sony ericsson xperia arc review Kidman Angus iPhone 5s And 5c Yes Those Are Lower Case Lifehacker Australia Consultado el 28 de septiembre de 2014 Backlit CMOS Datos Q2203476Obtenido de https es wikipedia org w index php title Sensor BSI amp oldid 124825615, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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