[發(fā)明專利]柵壓調(diào)節(jié)電路、柵壓調(diào)節(jié)方法及應(yīng)用其的傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910478943.8
• 申請(qǐng)日: 2019-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN112118368B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷述宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波飛芯電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/225
• 分類號(hào): H04N5/225;H04N5/369;H01L27/146
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種柵壓調(diào)節(jié)電路、柵壓調(diào)節(jié)方法及應(yīng)用其的傳感器，該柵壓調(diào)節(jié)電路包括：存儲(chǔ)模塊、比較模塊和電壓調(diào)節(jié)模塊，存儲(chǔ)模塊的輸入端與信號(hào)存儲(chǔ)單元的第一端相連，輸出端與比較模塊的輸入端相連，比較模塊的輸出端與電壓調(diào)節(jié)模塊的輸入端相連，電壓調(diào)節(jié)模塊輸出端與傳輸柵相連。該柵壓調(diào)節(jié)電路通過存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)信號(hào)存儲(chǔ)單元輸出的電信號(hào)，比較模塊對(duì)信號(hào)存儲(chǔ)單元輸出的至少兩個(gè)對(duì)應(yīng)不同柵壓的電信號(hào)進(jìn)行比較獲得比較結(jié)果，電壓調(diào)節(jié)模塊基于比較結(jié)果按照預(yù)設(shè)規(guī)則調(diào)節(jié)輸出電壓，進(jìn)而可獲得較佳的柵壓取值范圍，在保證較高的電荷轉(zhuǎn)移效率的同時(shí)還能減少電荷注入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柵壓調(diào)節(jié)電路、柵壓調(diào)節(jié)方法及應(yīng)用其的傳感器。

背景技術(shù)

傳感器被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域，并隨著科技的進(jìn)步，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在新興的人工智能、激光雷達(dá)和智能手機(jī)等領(lǐng)域占據(jù)了極為重要的地位。同時(shí)，這些新的應(yīng)用領(lǐng)域也對(duì)傳感器的成像精度提出了更高的要求。

以圖像傳感器為例，圖像傳感器成像的關(guān)鍵在于光電二極管的光電轉(zhuǎn)化和光生電荷的轉(zhuǎn)移。如圖1所示為光電傳感器像素結(jié)構(gòu)示意圖，圖中光電二極管PD在光照條件下產(chǎn)生光生電荷，光生電荷在傳輸柵TX的控制下進(jìn)行轉(zhuǎn)移，例如可轉(zhuǎn)移至圖1所示的懸浮擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD中，再通過后級(jí)處理單元成進(jìn)行像。TX所加電壓(簡稱柵壓)的大小對(duì)電荷的轉(zhuǎn)移性能具有重要影響。圖2a、圖2b分別為TX關(guān)斷和導(dǎo)通狀態(tài)下PD、TX柵下區(qū)域和FD的電勢分布示意圖，TX關(guān)斷時(shí)其柵下區(qū)域電勢為三者中最低，阻止了電子從PD向FD的轉(zhuǎn)移；TX導(dǎo)通時(shí)其柵下區(qū)域電勢介于PD和FD之間，光生電荷從PD經(jīng)TX柵下區(qū)域轉(zhuǎn)移至FD中。當(dāng)柵壓較小時(shí)，TX柵下區(qū)域與PD間的壓差較小，影響電荷轉(zhuǎn)移效率；但當(dāng)柵壓較高時(shí)，TX柵下區(qū)域所存留的電荷較多，但由于TX柵下區(qū)域與FD之間此時(shí)的壓差較小，導(dǎo)致關(guān)斷過程中轉(zhuǎn)移至FD中的電荷減少，使得部分電荷注入到PD中，進(jìn)而影響傳感器的成像精度。

因此，亟待設(shè)計(jì)一種柵壓調(diào)節(jié)電路、柵壓調(diào)節(jié)方法及應(yīng)用其的傳感器，可以減少電荷注入且具有較高的電荷轉(zhuǎn)移效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種柵壓調(diào)節(jié)電路、柵壓調(diào)節(jié)方法及應(yīng)用其的傳感器，用以減少電荷注入且同時(shí)提高電荷轉(zhuǎn)移效率。

本發(fā)明實(shí)施方式的第一方面中，提供了一種柵壓調(diào)節(jié)電路，該電路包括存儲(chǔ)模塊、比較模塊和電壓調(diào)節(jié)模塊。

存儲(chǔ)模塊的輸入端與信號(hào)存儲(chǔ)單元的第一端相連，輸出端與比較模塊的輸入端相連，比較模塊的輸出端與電壓調(diào)節(jié)模塊的輸入端相連，電壓調(diào)節(jié)模塊輸出端與傳輸柵相連；其中，存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)信號(hào)存儲(chǔ)單元輸出的電信號(hào)；比較模塊用于對(duì)信號(hào)存儲(chǔ)單元輸出的至少兩個(gè)對(duì)應(yīng)不同柵壓的電信號(hào)進(jìn)行比較獲得比較結(jié)果；電壓調(diào)節(jié)模塊用于基于比較結(jié)果按照預(yù)設(shè)規(guī)則調(diào)節(jié)輸出電壓，以改變傳輸柵的柵壓。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)模塊包括至少兩個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元的輸入端與存儲(chǔ)模塊的輸入端相連，輸出端與比較模塊的至少一個(gè)輸入端相連，該至少兩個(gè)存儲(chǔ)單元包括：第一存儲(chǔ)單元，通過第一開關(guān)與存儲(chǔ)模塊的輸入端相連，通過第八開關(guān)與比較模塊的一個(gè)輸入端相連；第二存儲(chǔ)單元，通過第二開關(guān)與存儲(chǔ)模塊的輸入端相連，通過第九開關(guān)與比較模塊的另一個(gè)輸入端相連。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)模塊包括：計(jì)數(shù)單元，計(jì)數(shù)單元的輸入端與電壓調(diào)節(jié)模塊的輸入端相連，用于依據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行累積計(jì)數(shù)；數(shù)模轉(zhuǎn)化單元，一端與計(jì)數(shù)單元的輸出端相連，另一端與電壓調(diào)節(jié)模塊的輸出端相連，用于依據(jù)累積計(jì)數(shù)值按照預(yù)設(shè)的對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)化并輸出相應(yīng)的電壓。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該柵壓調(diào)節(jié)電路還包括電信號(hào)采集單元，電信號(hào)采集單元的一端與信號(hào)存儲(chǔ)單元的第一端相連，另一端與存儲(chǔ)模塊的輸入端相連，用于采集信號(hào)存儲(chǔ)單元的電信號(hào)并輸出至存儲(chǔ)模塊。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該柵壓調(diào)節(jié)電路還包括控制單元，控制單元的一端與電壓調(diào)節(jié)模塊的輸出端相連，另一端與傳輸柵相連，用于基于預(yù)設(shè)條件將電壓調(diào)節(jié)模塊輸出的電壓加載至傳輸柵上。