高集成度光电传感器的需求分析

随着微处理器和数字信号处理器的发展，非常尖端的设备已经成为我们日常生活的一部分。这些到处存在的设备完全是数字的，而我们生活的世界却是模拟的。即使数字系统日益变得更加智能化和更加尖端，它们仍然必须接收来自模拟现实世界的信息才能发挥作用。
传感器是这些现实世界与不断成长的数字世界之间所有不同信号的桥梁。光传感器或光电传感器正是这样的一种桥梁，它们构成了不断增长的传感器市场。在过去的大约十年间，很多人的兴趣都集中在光纤高速通信方面，必然地，也就对那些快速运动光脉冲的传感兴趣最浓厚。高速光传感器的性能因而取得了非常显著的进步。但是光传感技术的用武之地还包括另一个世界，这是一个不需要处理千兆赫兹光脉冲的世界，虽然它要求的处理速度更低，但它具有同样的重要性，甚至更普遍和深入地渗透到我们的生活中。这个由光传感技术实现的世界涉及的范围包括：传真机.复印机.扫描仪.打印机.车库开门器.液晶显示器.色度计.分光计.汽车和医疗诊断仪器等不胜枚举。
光电传感器是这样一种器件，它能产生与投射在器件有效面积上的光数量成比例的电信号。符合这个定义的器件有很多，但没有一种比半导体光电二极管更普遍的。光电二极管是基于在半导体发展过程中的一个早期发现：当光照射在p-n结上时就产生了电子和空穴。在过去的这些年中，这种两个引脚的器件已经成为光传感的主流器件。
不过，今天的市场需要的不仅仅是一个光-电传感器。它正寻求在这个广泛应用的半导体器件周围集成更多的功能。市场正在渴求更完整的光传感解决方案，这不仅是因为可以拥有集成的解决方案，还因为它能够提供更高的性能和更低的系统成本。
例如，我们来考察一下蜂窝电话市场。供应商们正在寻找相对竞争产品体现出个性化的途径。一个方法是为蜂窝电话提供增值功能。目前，我们不仅可以用蜂窝电话接收语音和数据消息，还可以获取股票报价和收发电子邮件。在近期，我们将开始看到诸如条形码扫描.光学字符识别(OCR).数字照相机甚至身体健康监测能力等功能会成为蜂窝电话的一些标准功能。高度集成的光电传感器正在使所有这些可能变成现实。
OCR和用以获取名片信息的条形码扫描功能将使用一个CMOS线性像素阵列来完成，这种CMOS器件带有集成的模数转换器和配置成接触式成像器的预处理电路。一个CMOS单芯片数码照相机将可以用来捕获数字图像，而且在3G等高速蜂窝网络的条件下，这些图像可以被传送给世界各地的家人和朋友。脉搏和血氧水平的监视可以使用一个光电脉搏血氧计来实现。
当蜂窝电话发展成为一个真正的移动多媒体平台时，大量需求将出现，以显示不断增长的高质量数据内容。彩色LCD显示屏将成为标准配件，而为了监视环境照明条件以便在变化的照明条件下提供尽可能最佳的图像，将需要光传感器。这种类型的器件不仅将有助于提供令人赏心悦目的显示效果，而且通过控制变化环境条件下的显示背光，它还将有助于管理电池寿命。
蜂窝电话市场正依赖于光电传感器的帮助来实现其“第三代”产品，与此同时，许多其它不同的市场正需要能够真正识别彩色的光电传感器。正如世界不全是数字的一样，它也不是只有黑白两色。彩色传感器有两项主要应用：判断一种特定的颜色；滤除不必要的光以便更有效率地实现传感应用。 
色彩检测应用则包括：
1.消除牙科医生在为你的牙齿匹配新齿冠时的主观臆断。
2.鉴别你卧室墙上漆料的准确颜色，以便当地的涂料店为你提供相应的产品。
3.测定你的皮肤色调以便与你喜欢的化妆品匹配。
4.读取工业过程控制中的色彩代码。
5.监视和控制使用红.蓝.绿LED生成白光。
6.通过检查皮肤色调的变化从而在早期检测出某些疾病。
所有这些应用目前都可以由在同一个封装或在同一个硅片中集成了检测器和彩色滤光器的高性价比传感器来实现。光电传感器现在对汽车的安全性和舒适性起着重要的作用。以下是一些例子：检测阳光光照强度以控制空调.监测一氧化碳的含量或者检测安全气囊的空间占有率以便安装气囊。
我们观察到正在形成的两个明显趋势：光电传感器将从小角色继续发展成为主流的实现技术；随着对更高集成度的需求继续增长，市场将需要光电传感器系统级芯片。