CMOS圖像傳感器像敏元結(jié)構(gòu)主要有光敏二極管型無源像素結(jié)構(gòu)、 JM20337光敏二極管型有源像素結(jié)構(gòu)和光柵型有源像素結(jié)構(gòu)。

  光敏二極管無源像素結(jié)構(gòu)(Passive Pixel Sensor，PPS)

   PPS結(jié)構(gòu)由L個反向偏置的光敏二極管和一個開關(guān)管構(gòu)成。當(dāng)開關(guān)管開啟，光敏二極管與垂直的列線連通。位于列線末端的電荷積分放大器讀出電路保持列線電壓為一常數(shù)，并減小噪聲。當(dāng)光敏二極管存儲的信號電荷被讀取時，其電壓被復(fù)位到列線電壓水平。與此同時，與光信號成正比的電荷由電荷積分放大器轉(zhuǎn)換為電壓輸出。PPS結(jié)構(gòu)的像素可以設(shè)計成很小的像元尺寸。它的結(jié)構(gòu)簡單、填充系數(shù)高（有效光敏面積和單元面積之比）。由于填充系數(shù)大及沒有覆蓋一層類似于在CCD中的硅柵層（多晶硅疊層），因此量子效率（積累電子與入射光子的比率）很高。

   PPS結(jié)構(gòu)有個致命的弱點，即由于傳輸線電容較大面使讀出噪聲很高，主要是固定噪聲(FPN)，一般為250個方均根，而商業(yè)型CCD的讀出噪聲可低于20個方均根。而且PPS不利于向大型陣列發(fā)展，很難超過1000X1000，不能有較快的豫素讀出率，這是因為這兩種情況都會增加線容，若要更快地讀出就會導(dǎo)致更高的讀出噪聲。

   光敏二極管型有源像素結(jié)構(gòu)(Active Pixel Sensor，PD-APS)

   像元含有源放大器的傳感器稱有源像素傳感器，如圖7.42 (b)所示。由于每個放大器僅在讀出期間被激發(fā)，故CMOS有源像素傳感器的功耗比CCD小。因為光敏面沒有多晶硅疊層，PD-APS量子效率很高。它的讀出噪聲受復(fù)位噪聲限制，小于PPS的噪聲典型值。PD-APS結(jié)構(gòu)在像素里引入至少一個晶體管，實現(xiàn)信號的放大和緩沖，改善PPS的噪聲問題，并允許更大規(guī)模的圖像陣列。起緩沖作用的源跟隨器可加快總線電容的充放電，因而允許總線長度的增長，增大陣列規(guī)模。另外像素里還有復(fù)位晶體管（控制積分時間）和行選通晶體管。雖然晶體管數(shù)目增多，但APS像素和PPS像素的功耗相差并不大。光敏二極管型有源像素每個像元采用三個晶體管，典型的像元間距為15×最小特征尺寸，適于大多數(shù)中低性能應(yīng)用。