Apa itu sensor CMOS?
Sensor CMOS adalah chip elektronik yang mengubah foton menjadi elektron untuk diproses secara digital. Chip ini berbasis teknologi complementary metal oxide semiconductor (CMOS), yang banyak digunakan dalam berbagai sirkuit terintegrasi saat ini. CMOS sendiri adalah jenis transistor efek medan metal-oxide semiconductor (MOSFET), salah satu jenis transistor umum yang bisa bertindak sebagai saklar listrik atau penguat sinyal.
Sensor CMOS digunakan untuk menangkap gambar dalam kamera digital, kamera video digital, dan kamera CCTV digital. Sensor ini juga ditemukan di perangkat seperti pemindai, pembaca barcode, dan teleskop astronomi. Selain itu, sensor CMOS digunakan juga di sistem penglihatan robot, pengenalan karakter optik (OCR), fotografi satelit, dan peningkatan gambar radar, khususnya di bidang meteorologi. Sensor ini bahkan digunakan dalam perangkat internet of things (IoT). Sensor CMOS memungkinkan perangkat IoT merespons input gambar dari lingkungan fisik.
Bagaimana cara kerja sensor CMOS?
Sensor CMOS berisi array kecil sel (fotodioda) yang menangkap foton dengan berbagai panjang gelombang dan intensitas saat cahaya mengenai permukaan chip. Biasanya, sebuah lensa digunakan untuk memfokuskan cahaya sebelum mencapai sensor, seperti pada kamera digital. Sensor CMOS biasanya dilapisi oleh filter mosaik warna merah, biru, dan hijau yang digunakan untuk mendeteksi warna.
Fotodioda ini mengubah foton menjadi elektron, mirip seperti sel surya mini. Setiap fotodioda dikelilingi oleh transistor yang memperkuat muatan elektron dan mengirimkannya ke seluruh chip melalui kawat-kawat kecil di rangkaian. Transistor ini juga berfungsi untuk mereset fotodioda agar siap menangkap gambar berikutnya.
Selain sensornya sendiri, chip CMOS biasanya menggabungkan fungsi tambahan dalam satu chip, sehingga tidak perlu mengandalkan perangkat lain. Hal ini membantu mempercepat proses pembacaan data dan mengurangi konsumsi daya dibanding jenis sensor gambar lainnya.
Salah satu komponen paling penting di luar fotodioda adalah konverter analog ke digital (ADC), yang sudah tertanam langsung di dalam rangkaian. Komponen ini membaca muatan elektron yang dikumpulkan oleh fotodioda dan mengubahnya menjadi data biner yang digunakan untuk membuat gambar digital. Sensor CMOS biasanya juga memiliki fungsi lain seperti pemrosesan gambar, pengaturan pencahayaan, atau penyimpanan sementara (buffering).
Proses pembuatan sensor CMOS mirip dengan pembuatan chip CMOS lainnya seperti mikroprosesor atau modul memori. Sensor CMOS bisa diproduksi di pabrik wafer volume tinggi yang sama, dengan metode produksi yang serupa.
Contohnya, proses manufaktur ini biasanya melibatkan fotolitografi, metode produksi yang menggunakan cahaya untuk memindahkan pola sirkuit ke lapisan fotosensitif tipis yang menutupi substrat silikon. Pola ini kemudian ditransfer ke substrat melalui proses etsa berlapis-lapis.
Sensor CMOS vs. sensor CCD
Sensor CMOS sering dibandingkan dengan sensor charge-coupled device (CCD), terutama dalam konteks kamera digital. Sensor CCD memiliki struktur yang mirip dengan sensor CMOS, tapi pendekatannya dalam memindahkan elektron berbeda. Perbedaan ini membuat masing-masing jenis punya kelebihan dan kekurangannya sendiri.
Sensor CMOS umumnya lebih mudah dibuat daripada sensor CCD. Produsen bisa memanfaatkan proses dan infrastruktur yang sama untuk membuat chip lain, sehingga sensor CMOS bisa diproduksi dalam skala besar dengan biaya lebih murah. Sementara itu, sensor CCD memiliki sirkuit yang lebih kompleks, sehingga proses produksinya juga lebih rumit dan mahal, membatasi penggunaannya pada perangkat murah.
Sensor CMOS juga lebih cepat dibanding sensor CCD karena chip CMOS dapat menggabungkan banyak fungsi langsung ke dalam satu chip. Selain menangkap foton, chip ini juga bisa menjalankan fungsi penting lain untuk menghasilkan gambar berkualitas. Karena desain multifungsi ini, muatan listrik bisa dibaca lebih cepat, menghasilkan waktu baca yang