[發(fā)明專(zhuān)利]雙倍增內(nèi)線(xiàn)幀轉(zhuǎn)移CCD結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010199402.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111193887B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小東;鐘四成;汪朝敏;李立;熊平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04N5/372
• 分類(lèi)號(hào): H04N5/372;H04N5/378
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王海軍

本發(fā)明涉及CCD結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙倍增內(nèi)線(xiàn)幀轉(zhuǎn)移CCD結(jié)構(gòu)，包括倍增像元陣列、存儲(chǔ)區(qū)陣列、水平轉(zhuǎn)移區(qū)以及讀出放大器，倍增像元陣列、存儲(chǔ)區(qū)陣列并排設(shè)置在CCD結(jié)構(gòu)的襯底上，存儲(chǔ)區(qū)陣列通過(guò)垂直轉(zhuǎn)移柵與水平轉(zhuǎn)移區(qū)連接，水平轉(zhuǎn)移區(qū)的末端通過(guò)輸出節(jié)點(diǎn)與讀出放大器連接；所述倍增像元陣列中的像元中設(shè)置有像元光敏區(qū)和像元光敏區(qū)一側(cè)的像元垂直轉(zhuǎn)移區(qū)；所述像元的光敏區(qū)中設(shè)置像元倍增柵和像元倍增結(jié)構(gòu)，通過(guò)像元倍增柵和倍增結(jié)構(gòu)的時(shí)序控制；本發(fā)明可同時(shí)實(shí)現(xiàn)在前端像元級(jí)和后級(jí)移位寄存器的探測(cè)靈敏度提高，使得雙倍增IFT CCD有能力實(shí)現(xiàn)對(duì)微光甚至單光子信號(hào)的探測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及CCD結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙倍增內(nèi)線(xiàn)幀轉(zhuǎn)移電荷耦合器件(Interline Frame Transfer Charged Coupled Device，IFT CCD)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)是一種微型圖像傳感器，本身兼具光電轉(zhuǎn)換功能和信號(hào)的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)換等功能，可以將空間域內(nèi)分布的圖像，轉(zhuǎn)換成為按時(shí)間域離散分布的電信號(hào)。具有靈敏度高、光譜響應(yīng)寬、動(dòng)態(tài)范圍大、像元尺寸小、幾何精度高、成像質(zhì)量好、抗震動(dòng)、抗輻射等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)CCD一般分為線(xiàn)陣類(lèi)型CCD(Linear CCD)、全幀轉(zhuǎn)移類(lèi)型(Full FrameTransfer CCD)、幀轉(zhuǎn)移類(lèi)型(Frame Transfer CCD)、內(nèi)線(xiàn)轉(zhuǎn)移類(lèi)型(Interline TransferCCD)、時(shí)間延遲積分型(Time Delay Integration CCD)、電子倍增型(ElectronMultiplying CCD)等幾種類(lèi)型的CCD，每種類(lèi)型CCD有自己的性能特點(diǎn)和光譜探測(cè)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于不同場(chǎng)景和領(lǐng)域。

內(nèi)線(xiàn)幀轉(zhuǎn)移CCD為新提出的CCD結(jié)構(gòu)，基于內(nèi)線(xiàn)幀轉(zhuǎn)移CCD(IFT CCD)原理，更容易同時(shí)實(shí)現(xiàn)像元級(jí)倍增功能和移位寄存器倍增功能。為更好的實(shí)現(xiàn)IFT CCD的前后雙倍增功能，本發(fā)明創(chuàng)造性的提出了同時(shí)具備前級(jí)像元級(jí)倍增和后級(jí)移位寄存器倍增的雙倍增IFTCCD結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

為更好的實(shí)現(xiàn)IFT CCD的前后雙倍增功能，本發(fā)明創(chuàng)造性的提出了同時(shí)具備前級(jí)像元級(jí)倍增和后級(jí)移位寄存器倍增的雙倍增IFT CCD結(jié)構(gòu)，即雙倍增內(nèi)線(xiàn)幀轉(zhuǎn)移CCD結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括倍增像元陣列、存儲(chǔ)區(qū)陣列、水平轉(zhuǎn)移區(qū)以及讀出放大器，倍增像元陣列、存儲(chǔ)區(qū)陣列并排設(shè)置在CCD結(jié)構(gòu)的襯底上，存儲(chǔ)區(qū)陣列通過(guò)垂直轉(zhuǎn)移柵與水平轉(zhuǎn)移區(qū)連接，水平轉(zhuǎn)移區(qū)的末端通過(guò)輸出節(jié)點(diǎn)與讀出放大器連接。

進(jìn)一步的，所述倍增像元陣列中的像元中設(shè)置有像元光敏區(qū)和像元光敏區(qū)一側(cè)的像元垂直轉(zhuǎn)移區(qū)。

進(jìn)一步的，所述像元的光敏區(qū)中設(shè)置像元倍增柵和像元倍增結(jié)構(gòu)，且像元倍增柵和像元倍增結(jié)構(gòu)通過(guò)時(shí)序驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制；通過(guò)時(shí)序驅(qū)動(dòng)的方式控制像元倍增柵和倍增結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)線(xiàn)幀轉(zhuǎn)移CCD的前級(jí)像元倍增功能。

進(jìn)一步的，存儲(chǔ)區(qū)陣列上層擋光，所述存儲(chǔ)區(qū)陣列由快態(tài)轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)時(shí)序、存儲(chǔ)區(qū)垂直轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)時(shí)序進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，且所述快態(tài)轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)時(shí)序、存儲(chǔ)區(qū)垂直轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)時(shí)序相互獨(dú)立，所述存儲(chǔ)區(qū)陣列通過(guò)連個(gè)相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)時(shí)序驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)光電信號(hào)的快速存儲(chǔ)和逐行轉(zhuǎn)移。

進(jìn)一步的，水平轉(zhuǎn)移區(qū)包括依次連接的水平移位寄存器、第一過(guò)掃位、倍增移位寄存器、第二過(guò)掃位以及水平輸出柵。

進(jìn)一步的，倍增移位寄存器位包括至少兩相的水平轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)?xùn)?、一相的直流?qū)動(dòng)?xùn)?、一相的高壓倍增?qū)動(dòng)?xùn)沤Y(jié)構(gòu)組成，倍增移位寄存器通過(guò)所述的水平轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)?xùn)?、直流?qū)動(dòng)?xùn)?、高壓倍增?qū)動(dòng)?xùn)诺尿?qū)動(dòng)時(shí)序相互配合，實(shí)現(xiàn)倍增移位寄存器對(duì)光電信號(hào)的倍增。

進(jìn)一步的，倍增像元陣列的外沿設(shè)置有暗參考行和暗參考列。