[實用新型]成像像素

有效

• 申請號: 202020267367.0
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN211457239U
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 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: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369;H04N5/378;H04N5/355
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 王琳;馬芬

本公開提供一種成像像素，該成像像素具有高動態范圍，可包括響應于入射光而生成電荷的光電二極管。來自光電二極管的電荷可耦接到電壓源，并且可被丟棄或轉移到諸如存儲二極管的電荷存儲區。在丟棄電荷和積聚電荷之間交替進行能夠減輕閃爍。當電荷存儲區中的生成的電荷超過第一電荷電平時，電荷可通過第一晶體管溢出到第一存儲電容器。當生成的電荷超過比第一電荷電平更高的第二電荷電平時，電荷可通過第二晶體管溢出。另選地，通過第二晶體管溢出的電荷可耦接到電壓源，并且可被排出或轉移到第二存儲電容器以用于后續讀出。將更多溢出電荷轉送到電壓源可能會增加像素的動態范圍。

技術領域

本實用新型整體涉及成像像素，并且更具體地，涉及具有高動態范圍成像像素的成像設備。

背景技術

圖像傳感器常常在電子設備諸如移動電話、相機和計算機中用來捕獲圖像。在典型布置中，圖像傳感器包括被布置成像素行和像素列的圖像像素陣列。可將電路耦接到每個像素列以從圖像像素讀出圖像信號。

典型圖像像素包含用于響應于入射光而生成電荷的光電二極管。圖像像素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均可同時捕獲圖像，而在卷簾快門中，每行像素可依次捕獲圖像。

一些常規圖像傳感器或許能夠在高動態范圍(HDR)模式下工作。可在圖像傳感器中通過為交替的像素行分配不同的積聚時間來實現HDR操作。然而，常規的圖像傳感器有時可能會經歷低于期望的分辨率、低于期望的靈敏度、高于期望的噪聲水平以及低于期望的量子效率。

因此，希望能夠提供在圖像傳感器中改善的高動態范圍操作。

實用新型內容

本實用新型旨在提供具有高動態范圍的成像像素。

根據第一方面，提供一種成像像素，包括：光電二極管，所述光電二極管被配置為響應于入射光而生成電荷；偏置電壓源端子；第一晶體管，所述第一晶體管耦接在所述光電二極管和所述偏置電壓源端子之間；電荷存儲區；第二晶體管，所述第二晶體管耦接在所述光電二極管和所述電荷存儲區之間；第一電容器，其中來自所述光電二極管的所述電荷的第一部分被配置為溢出到所述第一電容器；和第二電容器，其中來自所述光電二極管的所述電荷的第二部分被配置為溢出到所述第二電容器。

根據第二方面，提供一種成像像素，包括：光電二極管；電荷存儲區，所述電荷存儲區被配置為接收來自所述光電二極管的電荷；浮動擴散區；第一閾值晶體管，其中電荷被配置為使所述第一閾值晶體管從所述電荷存儲區溢出到所述浮動擴散區；第一存儲電容器，所述第一存儲電容器耦接到所述浮動擴散區；電荷引導電路；第二閾值晶體管，其中電荷被配置為使所述第二閾值晶體管從所述第一存儲電容器溢出到所述電荷引導電路；和第二存儲電容器，其中所述電荷引導電路被配置為交替地丟棄電荷和將電荷轉移到所述第二存儲電容器。

根據第三方面，提供一種成像像素，包括：第一半導體襯底；第二半導體襯底；光電二極管，所述光電二極管在所述第一半導體襯底中；浮動擴散區，所述浮動擴散區在所述第二半導體襯底中；第一晶體管，所述第一晶體管在所述第一半導體襯底中，所述第一晶體管設置有第一閾值，其中高于所述第一閾值的第一溢出電荷溢出所述第一晶體管到所述浮動擴散區；導電互連層，所述導電互連層插置在所述第一晶體管和所述浮動擴散區之間；第一電荷存儲區，所述第一電荷存儲區在所述第二半導體襯底中，所述第一電荷存儲區被配置為存儲所述第一溢出電荷；電荷引導電路，所述電荷引導電路在所述第二半導體襯底中；和第二晶體管，所述第二晶體管在所述第二半導體襯底中，所述第二晶體管設置有第二閾值，其中高于所述第二閾值的第二溢出電荷溢出所述第二晶體管到所述電荷引導電路。

本實用新型的技術方案增加了成像像素的動態范圍。

附圖說明

圖1是根據一個實施方案的具有圖像傳感器的示例性電子設備的示意圖。