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CCD是电荷耦合器件(charge-coupled device), 它使用一种高感光度的半导体材料（p-Si）制成，能把光转变成电荷。在一个用于感光的CCD中，有一个光敏区域（硅的外延层），和一个由移位寄存器制成的传感区域。图像通过透镜投影在一列电容上（光敏区域），导致每一个电容都积累一定的电荷，而电荷的数量则正比于该处的入射光强。在栅电极（G）中，施加正电压会产生势阱（黄），并把电荷包（电子，蓝）收集于其中。

这就使得CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右，这有助于改善人们心目中数码相机是"电老虎"的不良印象。CMOS主要问题是在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而过热。暗电流抑制得好就问题不大，如果抑制得不好就十分容易出现杂点。CMOS与CCD的图像数据扫描方法有很大的差别。例如，如果分辨率为300万像素，那么CCD传感器可连续扫描300万个电荷，扫描的方法非常简单，就好像把水桶从一个人传给另一个人，并且只有在***后一个数据扫描完成之后才能将信号放大。

CCD传感器中每一行中每一个像素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中，由***端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。

造成这种差异的原因在于：CCD的特殊工艺可保证数据在传送时不会失真，因此各个像素的数据可汇聚至边缘再进行放大处理；而CMOS工艺的数据在传送距离较长时会产生噪声，因此，必须先放大，再整合各个像素的数据。