單觸型傳感器與劃擦型傳感器是兩種新式固態(tài)指紋傳感器，都是經(jīng)過(guò)在接觸進(jìn)程中電容的改變來(lái)進(jìn)行信息搜集。本文對(duì)兩類單晶硅壓力傳感器的作業(yè)原理和特色進(jìn)行了詳細(xì)分析，并介紹在互聯(lián)網(wǎng)安全認(rèn)證、轎車無(wú)鑰匙進(jìn)入體系等的運(yùn)用。

現(xiàn)在市場(chǎng)上有兩種固態(tài)指紋傳感器：第一種是單次接觸型傳感器，要求手指在指紋搜集區(qū)進(jìn)行可靠的接觸；第二種則需要用手指在傳感器表面擦過(guò)，傳感器會(huì)搜集一套特定的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行快速分析和認(rèn)證。這兩類指紋傳感器將得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。

上述兩類傳感器作業(yè)原理為：當(dāng)指紋中的凸起部分置于傳感電容像素電極上時(shí)，電容會(huì)有所添加，經(jīng)過(guò)檢測(cè)添加的電容來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集。傳感器中的像素點(diǎn)為45平方微米，間隔為50微米，電容像素陣列的分辨率略高于500dpi。這類傳感器根據(jù)一種標(biāo)準(zhǔn)的單－多晶硅三層金屬CMOS工藝，并選用0．5微米工藝進(jìn)行規(guī)劃。

金屬互連的第三層構(gòu)成電容像素層，由氮化鈦制成并覆蓋著一層氮化硅，厚度僅為7000埃米。這種硬金屬電極與抗磨涂敷層組合形成的傳感器十分堅(jiān)實(shí)經(jīng)用，運(yùn)用壽命可以達(dá)到很多年。

一、指紋檢測(cè)

人類的指紋由緊密相鄰的凹凸紋路構(gòu)成，經(jīng)過(guò)對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)上運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)參閱放電電流，便可檢測(cè)到指紋的紋路情況。每個(gè)像素先預(yù)充電到某一參閱電壓，然后由參閱電流放電。電容陽(yáng)極上電壓的改變率與其上的電容成下面的比例關(guān)系：

Iref＝C×dv/dt

處于指紋的凸起下的像素（電容量高）放電較慢，而處于指紋的凹處下的像素（電容量低）放電較快。這種不同的放電率可經(jīng)過(guò)采樣堅(jiān)持（S／H）電路檢測(cè)并轉(zhuǎn)換成一個(gè)8位輸出，這種檢測(cè)辦法對(duì)指紋凸起和低凹具有較高的敏感性，并可形成十分好的原始指紋圖像。

選用雜亂的軟件算法可以進(jìn)行指紋辨認(rèn)。這種軟件搜集原始的指紋圖像，將圖像信息數(shù)字化并提取其間的細(xì)節(jié)模板，然后進(jìn)行檢驗(yàn)，承認(rèn)提取的細(xì)節(jié)模板是否與參閱模板契合。

二、比較進(jìn)程

單觸型傳感器與劃擦型傳感器的標(biāo)準(zhǔn)和本錢(qián)都不一樣。接觸式單晶硅壓力傳感器較大，一般有效接觸面為15×15mm，可迅速地搜集最大的指紋或拇指指紋。這種傳感器易于運(yùn)用，并可將整個(gè)指紋圖像以500dpi（主動(dòng)指紋辨認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)）的精度進(jìn)行快速傳輸。

現(xiàn)在這些傳感器已完成規(guī)劃，并用于美國(guó)政府機(jī)構(gòu)及警察局進(jìn)行指紋辨認(rèn)。不久的將來(lái)還將逐步用于轎車單觸式無(wú)鑰匙進(jìn)入體系，以及新式的國(guó)家安全運(yùn)用中。

這種傳感器由256（列）×300（行）微型金屬電極組成，每一列連接到一對(duì)S／H電路上。指紋圖像依次進(jìn)行逐行搜集，每個(gè)金屬電極均作為電容的一個(gè)極，與之接觸的手指則是電容的另一個(gè)極。在器件表面有一層鈍化層，作為兩個(gè)電容極間的電介質(zhì)層。將手指置于傳感器上時(shí)，指紋上的凸起和低凹會(huì)在陣列上產(chǎn)生不同的電容值，并構(gòu)成用于認(rèn)證的一整幅圖像。

劃擦型傳感器是一種新式指紋搜集器件，要求用戶將手指在廣東壓力傳感器上劃過(guò)。劃擦型傳感器的長(zhǎng)處是標(biāo)準(zhǔn)?。ㄈ绺皇客ǖ腗BF300標(biāo)準(zhǔn)僅為3．6×13．3 mm2）和本錢(qián)低。這些器件首要用于移動(dòng)設(shè)備的嵌入式安全辨認(rèn)運(yùn)用，如手機(jī)和PDA。精密的圖像重建軟件以挨近2000幀／秒的速度快速地從傳感器上搜集多個(gè)圖像，并將每個(gè)幀的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)安排到一同。