[發(fā)明專利]一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710927711.7
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107846559B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾夕;董林妹;李琛;袁慶;何學(xué)紅
• 申請（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司;成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H01L27/146
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

1.一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括光電信號產(chǎn)生單元、信號復(fù)位保持單元和信號輸出單元，所述光電信號產(chǎn)生單元的輸出端和所述信號復(fù)位保持單元的輸入端相連，所述信號復(fù)位保持單元的輸出端和所述信號輸出單元的輸入端相連；所述光電信號產(chǎn)生單元包括光電二極管和光電開關(guān)MOS管，所述信號復(fù)位保持單元包括電容開關(guān)MOS管，電容，和復(fù)位MOS管，其中，電容開關(guān)MOS管的漏極與光電開關(guān)MOS管的漏極及復(fù)位MOS管的源極相連，電容開關(guān)MOS管的源極與電容第一端相連，電容第二端和地相連，電容開關(guān)MOS管的柵極與電容開關(guān)控制信號相連，復(fù)位MOS管的漏極與電源VDD相連，復(fù)位MOS管的柵極與復(fù)位信號相連，所述信號輸出單元包括信號放大MOS管，其中，信號放大MOS管的柵極與復(fù)位MOS管的源極相連；所述電容第一端和信號放大MOS管的柵極分別儲存所述光電二極管產(chǎn)生的電荷，并且所述電容第一端和信號放大MOS管的柵極的電信號大小之和等于所述光電二極管轉(zhuǎn)換的電信號大小；電容開關(guān)控制信號使得光電二極管產(chǎn)生的電荷先存儲在信號放大管柵極，再存儲在電容第一端；同時控制信號放大管柵極的電荷先被讀出，電容第一端的電荷信號再被讀出；其中，所述電容開關(guān)MOS管的柵極與電容開關(guān)控制信號RC相連，電容開關(guān)控制信號RC控制電容開關(guān)MOS管具備如下兩種狀態(tài)：當(dāng)電容開關(guān)控制信號RC由低電壓變?yōu)楦唠妷海娙蓍_關(guān)MOS管導(dǎo)通；當(dāng)電容開關(guān)控制信號RC由高電壓變?yōu)榈碗妷海娙蓍_關(guān)MOS管關(guān)斷；

所述信號輸出單元還包括信號選擇MOS管，其中，信號放大MOS管的漏極與電源VDD相連，信號放大MOS管的源極與信號選擇MOS管的源極相連，信號選擇MOS管的柵極與選擇信號相連，信號選擇MOS管的漏極與輸出端相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光電二極管的陽極和地相連，陰極和光電開關(guān)MOS管的源極相連，光電開關(guān)MOS管的柵極與光電傳輸控制信號相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光電開關(guān)MOS管、電容開關(guān)MOS管、復(fù)位MOS管、信號放大MOS管和信號選擇MOS管的源極和漏極可以互換。

4.一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的驅(qū)動方法，其特征在于，所述高動態(tài)范圍的圖像傳感器結(jié)構(gòu)如權(quán)利要求1所述，驅(qū)動方法包括以下步驟：

S01：打開光電開關(guān)MOS管、電容開關(guān)MOS管和復(fù)位MOS管，關(guān)斷信號選擇MOS管，光電二極管復(fù)位，電容復(fù)位；其中，所述電容開關(guān)MOS管的柵極與電容開關(guān)控制信號相連；

S02：關(guān)斷光電開關(guān)MOS管，光電二極管開始曝光，關(guān)斷電容開關(guān)MOS管和復(fù)位MOS管；

S03：打開光電開關(guān)MOS管，光電二極管轉(zhuǎn)換的電信號傳輸?shù)叫盘柗糯驧OS管的柵極；

S04：打開電容開關(guān)MOS管，光電二極管轉(zhuǎn)換的一部分電信號傳輸?shù)诫娙莸谝欢耍渲校鲭娙莸谝欢撕托盘柗糯驧OS管的柵極的電信號大小之和等于所述光電二極管轉(zhuǎn)換的電信號大小；

S05：關(guān)斷電容開關(guān)MOS管和光電開關(guān)MOS管，打開信號選擇MOS管，讀出信號放大管柵極的電信號；

S06：打開復(fù)位MOS管，讀出第一復(fù)位信號；

S07：關(guān)斷復(fù)位MOS管，打開電容開關(guān)MOS管，讀出電容第一端的電信號；

S08：打開復(fù)位MOS管，再次讀出第二復(fù)位信號；

S09：關(guān)斷電容開關(guān)MOS管、復(fù)位MOS管和信號選擇MOS管。