Mi rejlik a digitális kép chipek belsejében?

Gondoltál már arra, hogy milyen csodálatos, hogy a számítógépedben minden egyes DRAM bithez egy ici-pici kondenzátor szükséges? Egy 16 GB-os DRAM 128 milliárd kis kondenzátorral rendelkezik, minden egyes bithez egy darab tartozik. A memória azonban nem az egyetlen sűrűn telepített integrált áramkör, amelyet valószínűleg naponta használsz a laptopodban vagy a mobilodban. A másik ilyen a fényképezőgéped képérzékelője. Az integrált áramkörök, azaz IC-k (integrated circouit) óriási mennyiségű apró szilícium fotoszenzort tartalmaznak. Az Asianometry által készített videóban nagyon jól elmagyarázzák, hogyan is működnek ezek az eszközök.

A történet még az 1800-as években kezdődik, amikor Hertz észrevette, hogy a fény képes kilökni az elektronokat a normál pályájukról. Nem tudta pontosan megmagyarázni, hogy mi történik, mivel a fény intenzitása nem korrelált az elektronok energiájával, csak a számukkal. Einsteinre jött csak rá jóval később arra, hogy mi történik. Ezt az elvet alkalmazó korai eszközök a fotomultiplier-csövek voltak, amelyek rendkívül érzékeny berendezések voltak. Ezeknek a mérete azonban nagyon terjedelmes volt.

A szilícium chipek alapozták meg a digitális képek birodalmát

A félvezető eszközök (semiconductor) szilíciumot használnak. A Bell Labs a buborékmemórián dolgozott, ami a memóriachipek létrehozásának egy olyan módja volt, amely soha nem volt túl népszerű. Melléktermékként azonban a kutatók rájöttek, hogy a memóriához szükséges töltések mozgatása a fényérzékeny diódák töltéseit is mozgathatja. A kulcsötlet az volt, hogy nehezebb volt sok fotodiódát összekötni, mint a fotodiódákat létrehozni. A töltéscsatolt eszköz (angolul charge-coupled device), azaz a CCD-módszer alkalmazásával a chip manipulálhatta a töltéseket, hogy csökkentse a chiphez való csatlakozások számát.

Ezzel a CCD megnyitotta a digitális képek piacát, de van néhány problémája. A következő lépcsőfok a CMOS chipek voltak. Ezek már léteztek egy ideje, mivel az IBM gyártotta a szkennert, de ezeknek a CMOS képchipeknek az érzékenysége még gyenge volt. Mivel a legtöbben elégedettek voltak a CCD-vel, a CMOS-t nem kutatták tovább annyira aztán. A CMOS-érzékelők azonban idővel egyre alkalmasabbá váltak a funkciójuk betöltésére, és a videó el is magyarázza, hogyan is működnek.