[實用新型]可變轉換增益的圖像傳感器像素

有效

• 申請號: 201420482170.3
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN204031312U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 郭同輝;曠章曲
• 申請（專利權）人: 北京思比科微電子技術股份有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本實用新型涉及一種圖像傳感器像素，尤其涉及一種可變轉換增益的圖像傳感器像素。

背景技術

圖像傳感器已經被廣泛地應用于數碼相機、移動手機、醫療器械、汽車和其他應用場合。特別是制造CMOS(互補型金屬氧化物半導體)圖像傳感器技術的快速發展，使人們對圖像傳感器的輸出圖像品質有了更高的要求。

在現有技術中，CMOS圖像傳感器一般采用線性光電響應功能的像素結構。如圖1所示，是CMOS圖像傳感器像素，在本領域中也稱為4T(四晶體管)有源像素。4T有源像素的元器件包括：光電二極管101，電荷傳輸晶體管102，復位晶體管103，源跟隨晶體管104和行選擇晶體管105，及列位線106；VTX為晶體管102的柵極端，VRX為晶體管103的柵極端，VSX為晶體管105的柵極端，FD為漂浮有源區，Vdd為電源電壓。光電二極管101接收外界入射的光線，產生光電信號；開啟晶體管102，將光電二極管中的光電信號轉移至FD區后，由晶體管104所探測到的FD勢阱內電勢變化信號經106讀取并保存。其中，在FD區內的光電電荷量與入射光照量成正比，FD勢阱內光電電荷量的變化被晶體管104探測到并轉換為電勢變化，一個光電電荷轉換為電勢的量稱為光電轉換增益；光電電荷量變化時，轉換增益保持不變，則晶體管104在FD處所探測到的電勢信號也與光照量成正比關系。

該類圖像傳感器的光電響應是線性的，在本領域內被稱為線性傳感器。在戶外環境中，線性傳感器不易采集到高照明環境的實物信息，從而降低了傳感器的輸出圖像品質。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種輸出圖像品質高、適合戶外高照明環境的可變轉換增益的圖像傳感器像素。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

本實用新型的可變轉換增益的圖像傳感器像素，包括置于半導體基體中的第一光電二極管、電荷傳輸晶體管、第一復位晶體管、源跟隨晶體管、選擇晶體管、漂浮有源區，其特征在于，還包括置于半導體基體中的第二光電二極管、第二復位晶體管、電容、開關晶體管；

所述開關晶體管的漏極端與所述漂浮有源區相連，源極端與所述電容的一極端相連，柵極端與所述第二光電二極管相連；

所述電容的另一極端與漂浮有源區相連；

所述第二復位晶體管的源極端與所述第二光電二極管相連，漏極端與電源相連。

由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型實施例提供的可變轉換增益的圖像傳感器像素，由于在漂浮有源區連接了第二光電二極管、第二復位晶體管、電容、開關晶體管，采用降低高照明環境時傳感器像素的光電轉換增益來達到延遲像素飽和時間的目的，解決現有技術不易采集戶外高照明環境的實物信息，從而提升圖像傳感器輸出的圖像品質。特別適合戶外高照明環境。

附圖說明

圖1是現有技術的CMOS圖像傳感器像素的電路示意圖。

圖2是本實用新型實施例提供的可變轉換增益的圖像傳感器像素的電路示意圖。

圖3是本實用新型實施例提供的可變轉換增益的圖像傳感器像素工作的時序控制示意圖。

圖4是本實用新型實施例提供的可變轉換增益的圖像傳感器像素工作在弱光環境時的電路示意圖。

圖5是本實用新型實施例提供的可變轉換增益的圖像傳感器像素工作在強光環境時的電路示意圖。

圖6是本實用新型實施例提供的可變轉換增益的圖像傳感器像素工作的勢阱示意圖。

具體實施方式

下面將對本實用新型實施例作進一步地詳細描述。

本實用新型的可變轉換增益的圖像傳感器像素，其較佳的具體實施方式是：

包括置于半導體基體中的第一光電二極管、電荷傳輸晶體管、第一復位晶體管、源跟隨晶體管、選擇晶體管、漂浮有源區，還包括置于半導體基體中的第二光電二極管、第二復位晶體管、電容、開關晶體管；

所述開關晶體管的漏極端與所述漂浮有源區相連，源極端與所述電容的一極端相連，柵極端與所述第二光電二極管相連；

所述電容的另一極端與漂浮有源區相連；

所述第二復位晶體管的源極端與所述第二光電二極管相連，漏極端與電源相連。

所述第一光電二極管為N型光電二極管，所述第二光電二極管為N型光電二極管。

所述電荷傳輸晶體管、第一復位晶體管、第二復位晶體管、開關晶體管、源跟隨晶體管和選擇晶體管為N型晶體管。

所述電容是金屬電容或晶體管電容。

所述第二復位晶體管的閾值電壓為-0.2V～0.3V。