[發明專利]多重貝他值像素電路及影像感測電路

在審

• 申請號: 202011112263.3
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN113709394A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 林煒績;陳賢宗
• 申請（專利權）人: 原相科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

一種多重貝他值像素電路及影像感測電路。該影像感測電路使用具有BJT光敏晶體管的像素電路，該BJT光敏晶體管具有多個可選擇的貝他值。BJT光敏晶體管為半導體元件，其包括：基板，具有第一導電型；第一阱區，具有第一導電型；集電極電極，具有第一導電型且位于第一阱區內；第二阱區，具有第一濃度的第二導電型；第一發射極電極，具有第一導電型且位于第二阱區內；基極電極，具有第二導電型且位于第二阱區內；第三阱區，具有第二濃度的第二導電型，其中第二濃度不同于第一濃度；以及第二發射極電極，具有第一導電型且位于第三阱區內。

技術領域

本發明涉及一種包括雙極結型晶體管(bipolar junction transistor，BJT)光敏晶體管的像素電路，其中，BJT光敏晶體管具有一個以上的貝他值(beta values)。本發明也涉及使用此像素電路的影像感測電路。

背景技術

圖1顯示一種用于一影像感測電路的現有技術像素電路10。像素電路10包括一BJT光敏晶體管11、一積分電容INT、一積分電容INTD、一快門控制級12以及一讀出級13。端點PBB及端點INTN用以控制快門控制級12，以將儲存于積分電容INT的電荷經由BJT光敏晶體管11轉移至接地電位(GND)(即:曝光)。并且，端點RD及端點RST用以控制讀出級13，以讀出積分電容INT與積分電容INTD間的電壓差異，進而產生輸出信號OUT及輸出信號OUTD。

具體而言，請參閱圖1、圖2A與圖2B。圖2A與圖2B分別顯示圖1的現有技術中所包括的BJT光敏晶體管11的頂視圖與剖面圖。當光照射在像素電路10上時，特別是當光照射在像素電路10的BJT光敏晶體管11上時，在逆向偏壓的基極/集電極結(即在N型雜質注入區的基極與P型基板的集電極之間的結)的耗盡區內會產生一光電流(即基極電流IB，由空穴所組成)。蓄積于基極節點的電子會使得基極節點的電位相較而言低于發射極節點的電位。如此一來，BJT的發射極/基極結將變成正向偏壓，以致大量的正電荷攜帶者(空穴)會從發射極E被注入至基極B。大部分的正電荷攜帶者會被掃入至集電極結，由此產生從發射極E流向P型基板的集電極C的被放大的集電極電流(IC)。此被放大的集電極電流IC會將積分電容INT放電，并且接著，以像素信號的形式被讀出。

BJT光敏晶體管11的電流增益因子又被稱作貝他(beta)。“貝他(beta)”的定義是:集電極電流與基極電流間的比例(即BJT beta＝IC/IB)。此BJT光敏晶體管11的電流增益因子是由基極的N型雜質注入區的劑量與基極結的寬度而決定的。

然而，要在獲得較優的貝他值與獲得較優的信號噪聲比(SNR)之間做取舍實在是一個兩難的問題。當貝他值越高時，則電路的靈敏度越好，但是，在此情況下，信號噪聲比卻變差。若欲得到較優的信號噪聲比，則必須選擇一個較低的貝他值。然而，由于信號噪聲比與電路的應用環境相關，因此，在電路設計的階段，要決定到底該選擇哪一個貝他值才是最適合的貝他值，經常十分困難。

有鑒于此，本發明即針對上述現有技術的不足，提出一種包括BJT光敏晶體管的像素電路，其中的BJT光敏晶體管具有一個以上的貝他值(beta values)。如此一來，將可解決上述的兩難。本發明也提出一種使用此像素電路的影像感測電路。

發明內容

就其中一個觀點言，本發明提供了一種用于一影像感測電路的一像素電路，包含：一雙極結型晶體管(bipolar junction transistor，BJT)，其具有一基極、一集電極以及多個發射極，其中，該雙極結型晶體管是一光敏晶體管，其提供一電流以產生該像素電路的一像素信號；一快門控制級，用以控制該雙極結型晶體管的曝光；一讀出級，用以讀出該像素信號；以及一或多個開關，用以個別地控制對應的其中之一或多個的該多個發射極；由此，通過控制該一或該多個開關，使得該雙極結型晶體管具有多個可選擇的貝他值(betavalues)。

在一種較佳的實施型態中，像素電路還包含：一儲存裝置，用以儲存該像素信號。

在一種較佳的實施型態中，該開關的總數目對應于該發射極的總數目。