[發明專利]具有多個光電二極管的高動態范圍成像像素

在審

• 申請號: 202110072227.7
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN113206963A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: R·S·約翰森
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H04N5/357
• 分類號: H04N5/357;H04N5/369;H04N5/378;H04N9/04;H01L27/146
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉倜

1.一種成像像素，包括：

第一光電二極管；

第二光電二極管；

第一晶體管，所述第一晶體管耦接在所述第一光電二極管和所述第二光電二極管之間；

浮動擴散區；

第二晶體管，所述第二晶體管耦接在所述浮動擴散區和所述第二光電二極管之間；

電容器；

第三晶體管，所述第三晶體管耦接在所述第一光電二極管和所述電容器之間；和

第四晶體管，所述第四晶體管耦接在所述浮動擴散區和所述電容器之間。

2.根據權利要求1所述的成像像素，其中所述第一光電二極管具有與所述第二光電二極管不同的靈敏度。

3.根據權利要求1所述的成像像素，其中所述第一光電二極管具有第一靈敏度，所述第二光電二極管具有第二靈敏度，并且所述第二靈敏度是所述第一靈敏度的至少兩倍。

4.根據權利要求1所述的成像像素，其中所述第一光電二極管被配置為響應于入射光而生成第一電荷，其中所述第二光電二極管被配置為響應于入射光而生成第二電荷，并且其中所述第一電荷的第一子組被配置為通過所述第三晶體管從所述第一光電二極管溢出到所述電容器。

5.根據權利要求4所述的成像像素，其中所述第一電荷的第二子組保留在所述第一光電二極管中直到積分時間結束，并且其中在讀出時段期間，所述第一晶體管和所述第二晶體管被配置為生效以將所述第一電荷的所述第二子組和所述第二電荷轉移到所述浮動擴散區。

6.根據權利要求4所述的成像像素，還包括：

讀出電路，所述讀出電路被配置為：

對所述第一電荷的所述第一子組進行采樣；

在對所述第一電荷的所述第一子組進行采樣之后，對與所述浮動擴散區相關聯的第一重置電平進行采樣；

在對與所述浮動擴散區相關聯的所述第一重置電平進行采樣之后，對與所述浮動擴散區相關聯的第二重置電平進行采樣；以及

在對與所述浮動擴散區相關聯的所述第二重置電平進行采樣之后，對所述第一電荷的第二子組和所述第二電荷進行采樣。

7.根據權利要求1所述的成像像素，還包括：

重置晶體管，所述重置晶體管耦接在所述電容器和偏壓電壓源端子之間；

源極跟隨器晶體管，所述源極跟隨器晶體管具有耦接到所述浮動擴散區的柵極；

列輸出線；和

行選擇晶體管，所述行選擇晶體管耦接在所述列輸出線和所述源極跟隨器晶體管之間。

8.一種成像像素，包括：

第一光電二極管，所述第一光電二極管具有第一靈敏度；

第二光電二極管，所述第二光電二極管具有大于所述第一靈敏度的第二靈敏度；

第一晶體管，所述第一晶體管耦接在所述第一光電二極管和所述第二光電二極管之間；

浮動擴散區；

第二晶體管，所述第二晶體管耦接在所述浮動擴散區和所述第一光電二極管之間；

電容器；和

轉換增益晶體管，所述轉換增益晶體管耦接在所述浮動擴散區和所述電容器之間。

9.一種包括成像像素陣列的圖像傳感器，所述成像像素陣列包括給定行中的第一成像像素，所述第一成像像素包括：

第一光電二極管；

第二光電二極管；

第一晶體管，所述第一晶體管耦接在所述第一光電二極管和所述第二光電二極管之間；

浮動擴散區；

第二晶體管，所述第二晶體管耦接在所述浮動擴散區和所述第二光電二極管之間；和

第三晶體管，所述第三晶體管耦接在所述第一光電二極管和第二成像像素的電容器之間，其中所述第二成像像素在所述給定行之后的行中。

10.根據權利要求9所述的圖像傳感器，其中所述第一成像像素包括：

附加電容器；和

第四晶體管，所述第四晶體管耦接在所述附加電容器和所述浮動擴散區之間，其中所述附加電容器通過第五晶體管耦接到第三成像像素的附加光電二極管，并且其中所述第三成像像素在所述給定行之前的行中。