指纹识别传感器的应用原理

指纹识别传感器的应用原理
指纹识别传感器的应用原理
单触型传感器与划擦型传感器是两种新型固态指纹传感器，都是通过在触摸过程中电容
的变化来进行信息采集。本文对两类传感器的工作原理和特点进行了详细分析，并介绍
在互联网安全认证、汽车无钥匙进入系统等的应用。
目前市场上有两种固态指纹传感器：第一种是单次触摸型传感器，要求手指在指纹采集
区进行可靠的触摸；第二种则需要用手指在传感器表面擦过，传感器会采集一套特定的
数据，然后进行快速分析和认证。这两类指纹传感器将得到越来越广泛的应用。
上述两类传感器工作原理为：当指纹中的凸起部分置于传感电容像素电极上时，电容会
有所增加，通过检测增加的电容来进行数据采集。传感器中的像素点为45平方微米，间
隔为50微米，电容像素阵列的分辨率略高于500dpi。这类传感器基于一种标准的单-
多晶硅三层金属CMOS工艺，并采用0.5微米工艺进行设计。
金属互连的第三层构成电容像素层，由氮化钛制成并覆盖着一层氮化硅，厚度仅为7000
埃米。这种硬金属电极与抗磨涂敷层组合形成的传感器十分坚实耐用，使用寿命可以达
到很多年。
指纹检测
人类的指纹由紧密相邻的凹凸纹路构成，通过对每个像素点上利用标准参考放电电流，
便可检测到指纹的纹路状况。每个像素先预充电到某一参考电压，然后由参考电流放电
。电容阳极上电压的改变率与其上的电容成下面的比例关系：
Iref=C×dv/dt
处于指纹的凸起下的像素(电容量高)放电较慢，而处于指纹的凹处下的像素(电容量低)
放电较快。这种不同的放电率可通过采样保持(S/H)电路检测并转换成一个8位输出，这
种检测方法对指纹凸起和低凹具有较高的敏感性，并可形成非常好的原始指纹图像。
通过图1所示的过程，采用复杂的软件算法可以进行指纹识别。这种软件采集原始的指纹
图像，将图像信息数字化并提取其中的细节模板，然后进行测试，确定提取的细节模板
是否与参考模板吻合