[實用新型]圖像傳感器像素單元

有效

• 申請號: 201820422648.1
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN208174816U
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: M·因諾森特;T·格蒂斯
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/369;H01L27/146
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 高文靜

本實用新型涉及圖像傳感器像素單元。所述圖像傳感器像素單元包括：光電二極管，所述光電二極管響應于入射光而生成電荷；第一電荷存儲區、第二電荷存儲區和第三電荷存儲區；第一晶體管，所述第一晶體管被配置為將所述生成電荷的第一部分轉移到所述第一電荷存儲區；第二晶體管，所述第二晶體管被配置為將所述生成電荷的第二部分轉移到所述第二電荷存儲區；以及第三晶體管，所述第三晶體管被配置為將所述生成電荷的所述第二部分從所述第二電荷存儲區轉移到所述第三電荷存儲區。本實用新型解決的一個技術問題是提供具有改進的圖像傳感器像素單元的成像設備。本實用新型實現的一個技術效果是提供改進的圖像傳感器像素單元和改進的系統。

本申請是申請日為2017年6月8日、申請號為201720656785.7，實用新型名稱為“圖像傳感器像素單元和成像系統”的實用新型專利申請的分案申請。

技術領域

本實用新型整體涉及成像設備，并且更具體地講，涉及具有帶有高動態范圍功能的緊湊圖像傳感器像素單元的成像設備。

背景技術

圖像傳感器常在電子設備，例如，移動電話、相機和計算機中用來捕獲圖像。在典型布置方式中，圖像傳感器包括被布置成像素單元行和像素單元列的圖像像素單元陣列?？蓪㈦娐否罱拥矫總€像素單元列以從圖像像素單元讀出圖像信號。

典型的圖像像素單元包含光電二極管，用于響應于入射光而生成電荷。圖像像素單元還可包括用于存儲在光電二極管中生成的電荷的電荷存儲區。圖像傳感器可使用全局快門方案或卷簾快門方案進行操作。在全局快門中，圖像傳感器中的每個像素單元均可同時捕獲圖像，而在卷簾快門中，每行像素單元可依次捕獲圖像。

圖像傳感器可配備有多曝光高動態范圍(HDR)功能，其中用圖像傳感器在不同曝光時間捕獲多個圖像。然后將多個圖像結合到高動態范圍圖像中。通過添加附加的采樣保持(S/H)電路，HDR圖像傳感器可使用卷簾快門操作或全局快門操作來進行操作。然而，附加的采樣保持電路可占用有價值的像素單元區域，從而減少可用于像素單元光電二極管的有源區域的量。另外，在標準HDR圖像傳感器像素單元中，明亮的場景可導致光電二極管的不必要的飽和，從而導致過飽和圖像信號。

因此，可能有利的是能夠提供具有改進的圖像傳感器像素單元的成像設備。

實用新型內容

本實用新型解決的一個技術問題是提供具有改進的圖像傳感器像素單元的成像設備。

根據本實用新型的一個方面，提供一種圖像傳感器像素單元，包括：光電二極管，所述光電二極管被配置為響應于光而生成圖像信號；浮動擴散區；第一電荷存儲結構，耦接到光電二極管與浮動擴散區之間的第一路徑；以及第二電荷存儲結構，耦接到光電二極管與浮動擴散區之間的第二路徑，其中第一路徑和第二路徑是光電二極管與浮動擴散區之間的平行路徑。

在一個實施例中，圖像傳感器像素單元還包括：晶體管，所述晶體管耦接在所述光電二極管與所述第一電荷存儲結構之間；以及至少一個附加晶體管，所述至少一個附加晶體管耦接在所述第一電荷存儲結構與浮動擴散區之間。在一個實施例中，圖像傳感器像素單元還包括：第一轉移晶體管，所述第一轉移晶體管耦接在所述光電二極管與所述第二電荷存儲結構之間；以及第二轉移晶體管，所述第二轉移晶體管耦接在所述第二電荷存儲結構與浮動擴散區之間。

在一個實施例中，所述晶體管被配置為設置溢流電荷勢壘，并且所述第一電荷存儲結構被配置為接收由溢流電荷勢壘確定的圖像信號的一部分。

在一個實施例中，所述第一電荷存儲結構包括電容器，所述圖像信號的一部分包括低增益信號，并且所述至少一個附加晶體管被配置為將低增益信號從電容器轉移至浮動擴散區。

在一個實施例中，圖像傳感器像素單元還包括：重置晶體管，其中所述重置晶體管和所述至少一個附加晶體管耦接在電壓源和浮動擴散區之間；以及連接晶體管，其中所述連接晶體管和所述至少一個附加晶體管耦接在所述第一電荷存儲結構和浮動擴散區之間。