[實用新型]像素電路及圖像傳感器裝置

有效

• 申請號: 201820949909.5
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN208227176U
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 王欣;高哲;石文杰;任冠京;邵澤旭;徐辰
• 申請（專利權）人: 上海曄芯電子科技有限公司
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369;H04N5/374
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供一種像素電路，所述像素電路采用多個傳輸晶體管：高轉換增益傳輸晶體管及一個或多個低轉換增益傳輸晶體管。所述像素電路包括復位晶體管，雙轉換增益晶體管，電容，高轉換增益傳輸晶體管，低轉換增益傳輸晶體管及輸出單元。所述輸出單元包括放大晶體管及行選擇晶體管。所述像素電路還包括一個防溢出晶體管，對滿阱信號進行控制。所述一個或多個低轉換增益傳輸晶體管形成一個或多個傳輸支路，分別連接到所述光電二極管。所述多個低轉換增益傳輸晶體管可分別連接到多個傳輸支路，或依次連接于同一傳輸支路。本實用新型還提供一種包含上述像素電路的圖像傳感器裝置。

技術領域

本實用新型涉及圖像傳感裝置，尤其涉及一種采用多個傳輸晶體管的像素電路及圖像傳感器裝置。

背景技術

通常的CMOS圖像傳感器電路中采用傳輸晶體管將光敏元件，例如光電二極管PD將光電效應產生的電子傳輸到浮動擴散節點FD，圖1為現有技術中的像素電路。圖像傳感器裝置在不同的應用環境中，比如低光場景和高光場景，低光場景的靈敏度相對較弱，為了提高在低光場景中讀出的信號能達到高光場景的信號，通常采用雙增益的像素設計方式。在低光場景中，圖像傳感器的像素電路工作在高轉換增益模式下，靈敏度較高。在高光場景中，圖像傳感器的像素電路工作在低轉換增益模式下，靈敏度相對低，但能夠讀出更多的信號。

在大像素(像素陣列)圖像傳感器電路設計中，光電二極管的滿阱信號多，就需要大尺寸傳輸晶體管來完成信號傳輸。這樣會帶來其他問題，例如浮動擴散點的寄生電容會比較大，轉換增益也無法達到很高，會降低最高靈敏度，從而限制了低光場景下的正常使用。

為解決上述問題，提高在低光場景下圖像傳感器裝置使用的靈敏度，同時不增加浮動擴散點的寄生電容，提高電路的轉換增益，同時改善滿阱信號控制，本實用新型提出一種高性能像素設計電路及圖像傳感器裝置。

發明內容

本實用新型目的提出一種像素電路，所述像素電路采用多個傳輸晶體管：高轉換增益傳輸晶體管及一個或多個低轉換增益傳輸晶體管，所述像素電路包括：

復位晶體管，其漏極連接第一電壓源，根據復位控制信號復位電路及浮動擴散點電壓；

雙轉換增益晶體管，連接在所述復位晶體管和浮動擴散點之間；

電容，所述電容的一極連接在所述復位晶體管和所述雙轉換增益晶體管之間；

光電二極管，用于在光電效應中將入射光轉變成電子；

高轉換增益傳輸晶體管，連接到所述光電二極管和所述浮動擴散點之間，在低光場景下將所述光電二極管輸出的電子轉移到所述浮動擴散點；

一個或多個低轉換增益傳輸晶體管，連接到所述光電二極管，在低光場景下和所述高轉換增益傳輸晶體管一起將所述光電二極管輸出的電子轉移輸出；

輸出單元，所述輸出單元包括放大晶體管和行選擇晶體管，所述放大晶體管的漏極連接到第一電壓源，其漏極連接到所述浮動擴散點，其源極輸出端連接到所述行選擇晶體管；所述行選擇晶體管將所述像素電路信號連接到輸出至列線；所述放大晶體管可為源極跟隨晶體管；

可選地，所述像素電路還包括一防溢出晶體管，連接至所述光電二極管，用于對所述光電二極管進行滿阱控制；

可選地，所述防溢出晶體管連接到所述第一電壓源，或連接到獨立的第二電壓源；

可選地，所述多個低轉換增益傳輸晶體管形成一個或多個傳輸支路，所述多個低轉換增益傳輸晶體管分別設置于不同的傳輸支路，或設置于同一傳輸支路；所述一個或多個傳輸支路分別連接到所述光電二極管；

可選地，所述電容為器件電容或所述復位晶體管和所述雙轉換增益晶體管的連接點對地的寄生電容；所述器件電容另一極所連接的指定電壓為一指定電壓值或地端。