图像传感器像素电路及其工作方法技术

一种图像传感器像素电路及其工作方法，图像传感器像素电路包括：参考电位产生结构，所述参考电位产生结构具有参考电位输出端，所述参考电位输出端的电位低于像素驱动电源线的电位；像素单元；与像素单元中源跟随晶体管的漏极连接的切换结构，所述切换结构适于在第一连接状态和第二连接状态之间切换所述源跟随晶体管的漏极的电学连接状态，在第一连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与像素驱动电源线电学连接，在第二连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与所述参考电位输出端电学连接；列读出线，所述列读出线适于读出所述浮空扩散点的电位信息。所述图像传感器像素电路的性能得到提高。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器像素电路及其工作方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种图像传感器像素电路及其工作方法。
技术介绍
图像传感器是一种将光信号转化为电信号的半导体器件。图像传感器分为互补金属氧化物(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)图像传感器。其中CMOS图像传感器具有工艺简单、易于其它器件集成、体积小、重量轻、功耗小和成本低等优点。因此，随着图像传感技术的发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。目前，CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、数码摄像机、医疗用摄像装置和车用摄像装置等。然而，现有的图像传感器的性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种图像传感器像素电路及其工作方法，以提高图像传感器像素电路的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种图像传感器像素电路，包括：参考电位产生结构，所述参考电位产生结构具有参考电位输出端，所述参考电位输出端的电位低于像素驱动电源线的电位；像素单元，所述像素单元包括：光电二极管；传输晶体管，所述传输晶体管的源级与所述光电二极管连接；复位晶体管，所述复位晶体管的漏极与像素驱动电源线连接；浮空扩散点，所述浮空扩散点与传输晶体管的漏极连接且与所述复位晶体管的源极连接；源跟随晶体管，所述源跟随晶体管的栅极与所述浮空扩散点连接；与所述源跟随晶体管的漏极连接的切换结构，所述切换结构适于在第一连接状态和第二连接状态之间切换所述源跟随晶体管的漏极的电学连接状态，在第一连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与像素驱动电源线电学连接，在第二连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与所述参考电位输出端电学连接；列读出线，所述列读出线适于读出所述浮空扩散点的电位信息。可选的，所述切换结构包括：第一开关，第一开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，所述第一开关的另一端与像素驱动电源线连接；第二开关，第二开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，第二开关的另一端与所述参考电位输出端连接。可选的，所述参考电位输出端的电位可调。可选的，所述像素单元的数量为若干个，若干个像素单元排列成阵列；对于同一行的像素单元，不同列的像素单元中的源跟随晶体管的漏极与同一个切换结构连接。可选的，所述像素单元的数量为若干个，若干个像素单元排列成阵列；所述切换结构的数量为若干个；对于同一行的像素单元，不同列的像素单元中的源跟随晶体管的漏极分别连接不同的切换结构。可选的，还包括：选择晶体管，所述选择晶体管的漏极与所述源跟随晶体管的源级连接，所述选择晶体管的源级与所述列读出线连接。本专利技术还提供一种图像传感器像素电路的工作方法，包括：提供上述任意一项的图像传感器像素电路；进行读出时序步骤，进行读出时序步骤包括：进行复位操作，所述复位晶体管导通；在进行所述复位操作的过程中，所述切换结构将所述源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第一连接状态切换至第二连接状态；进行所述复位操作后，所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第二连接状态切换至第一连接状态；所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第二连接状态切换至第一连接状态后，所述列读出线对浮空扩散点的电位信息进行基准数据采集。可选的，在所述复位操作中，所述选择晶体管处于导通状态，所述传输晶体管处于断开状态。可选的，所述切换结构包括：第一开关，第一开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，第一开关的另一端与像素驱动电源线连接；第二开关，第二开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，第二开关的另一端与所述参考电位输出端连接；所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第一连接状态切换至第二连接状态的步骤包括：断开第一开关，导通第二开关；所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第二连接状态切换至第一连接状态的步骤包括：导通第一开关，断开第二开关。可选的，所述读出时序步骤还包括：进行所述基准数据采集后，导通所述传输晶体管，光电二极管中的电荷对所述浮空扩散点进行充电；光电二极管中的电荷对所述浮空扩散点进行充电后，所述列读出线对浮空扩散点的电位信息进行信号数据采集；光电二极管中的电荷对所述浮空扩散点进行充电中，所述复位晶体管处于断开状态，所述源跟随晶体管的漏极的电学连接为第一连接状态，所述传输晶体管处于导通状态，所述选择晶体管处于导通状态；在所述信号数据采集中，所述复位晶体管处于断开状态，所述源跟随晶体管的漏极的电学连接为第一连接状态，所述传输晶体管处于断开状态，所述选择晶体管处于导通状态。本专利技术还提供一种图像传感器像素电路，包括：参考电位产生结构，所述参考电位产生结构具有参考电位输出端，所述参考电位输出端的电位低于像素驱动电源线的电位；像素单元，所述像素单元包括：光电二极管；传输晶体管，所述传输晶体管的源级与所述光电二极管连接；复位晶体管，所述复位晶体管的漏极与像素驱动电源线连接；源跟随晶体管；附加晶体管；电容；第一浮空扩散点，第一浮空扩散点分别与传输晶体管的漏极、附加晶体管的源级以及源跟随晶体管的栅极连接；第二浮空扩散点，第二浮空扩散点分别与附加晶体管的漏极、复位晶体管的源级以及所述电容连接；与所述源跟随晶体管的漏极连接的切换结构，所述切换结构适于在第一连接状态和第二连接状态之间切换所述源跟随晶体管的漏极的电学连接状态，在第一连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与像素驱动电源线电学连接，在第二连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与所述参考输出端电学连接；列读出线，所述列读出线适于读出第一浮空扩散点的电位信息。可选的，所述切换结构包括：第一开关，第一开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，所述第一开关的另一端与像素驱动电源线连接；第二开关，第二开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，第二开关的另一端与所述参考电位输出端连接。可选的，所述参考电位输出端的电位可调。可选的，所述像素单元的数量为若干个，若干个像素单元排列成阵列；对于同一行的像素单元，不同列的像素单元中的源跟随晶体管的漏极与同一个切换结构连接。可选的，所述像素单元的数量为若干个，若干个像素单元排列成阵列；对于同一行的像素单元，不同列的像素单元中的源跟随晶体管的漏极分别连接不同的切换结构。可选的，还包括：选择晶体管，所述选择晶体管的漏极与所述源跟随晶体管的源级连接，所述选择晶体管的源级与所述列读出线连接。本专利技术还提供一种图像传感器像素电路的工作方法，包括：提供上述任意一项的图像传感器像素电路；进行曝光时序步骤后，进行读出时序步骤；所述读出时序步骤包括：与所述曝光时序步骤连续的附加时序步骤，在附加时序步骤中，所述附加晶体管处于导通状态；在进行附加时序步骤的过程中，所述切换结构将所述源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第一连接状态切换至第二连接状态；进行所述附加时序步骤后，所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第二连接状态切换至第一连接状态；所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第二连接状态切换至第一连接状态后，所述列读出线对第一浮空扩散点的电位信息进行第一次基准数据采集；在附加时序步骤的初始时刻至第一次基准数据采集的终结时刻，所述复位晶体管和所述传输晶体管处于断开状态。可选的，所述切换结构包括：第一开关，第一开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器像素电路，其特征在于，包括：参考电位产生结构，所述参考电位产生结构具有参考电位输出端，所述参考电位输出端的电位低于像素驱动电源线的电位；像素单元，所述像素单元包括：光电二极管；传输晶体管，所述传输晶体管的源级与所述光电二极管连接；复位晶体管，所述复位晶体管的漏极与像素驱动电源线连接；浮空扩散点，所述浮空扩散点与传输晶体管的漏极连接且与所述复位晶体管的源极连接；源跟随晶体管，所述源跟随晶体管的栅极与所述浮空扩散点连接；与所述源跟随晶体管的漏极连接的切换结构，所述切换结构适于在第一连接状态和第二连接状态之间切换所述源跟随晶体管的漏极的电学连接状态，在第一连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与像素驱动电源线电学连接，在第二连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与所述参考电位输出端电学连接；列读出线，所述列读出线适于读出所述浮空扩散点的电位信息。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器像素电路，其特征在于，包括：参考电位产生结构，所述参考电位产生结构具有参考电位输出端，所述参考电位输出端的电位低于像素驱动电源线的电位；像素单元，所述像素单元包括：光电二极管；传输晶体管，所述传输晶体管的源级与所述光电二极管连接；复位晶体管，所述复位晶体管的漏极与像素驱动电源线连接；浮空扩散点，所述浮空扩散点与传输晶体管的漏极连接且与所述复位晶体管的源极连接；源跟随晶体管，所述源跟随晶体管的栅极与所述浮空扩散点连接；与所述源跟随晶体管的漏极连接的切换结构，所述切换结构适于在第一连接状态和第二连接状态之间切换所述源跟随晶体管的漏极的电学连接状态，在第一连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与像素驱动电源线电学连接，在第二连接状态下，所述源跟随晶体管的漏极与所述参考电位输出端电学连接；列读出线，所述列读出线适于读出所述浮空扩散点的电位信息。2.根据权利要求1所述的图像传感器像素电路，其特征在于，所述切换结构包括：第一开关，第一开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，所述第一开关的另一端与像素驱动电源线连接；第二开关，第二开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，第二开关的另一端与所述参考电位输出端连接。3.根据权利要求1所述的图像传感器像素电路，其特征在于，所述参考电位输出端的电位可调。4.根据权利要求1所述的图像传感器像素电路，其特征在于，所述像素单元的数量为若干个，若干个像素单元排列成阵列；对于同一行的像素单元，不同列的像素单元中的源跟随晶体管的漏极与同一个切换结构连接。5.根据权利要求1所述的图像传感器像素电路，其特征在于，所述像素单元的数量为若干个，若干个像素单元排列成阵列；所述切换结构的数量为若干个；对于同一行的像素单元，不同列的像素单元中的源跟随晶体管的漏极分别连接不同的切换结构。6.根据权利要求1所述的图像传感器像素电路，其特征在于，还包括：选择晶体管，所述选择晶体管的漏极与所述源跟随晶体管的源级连接，所述选择晶体管的源级与所述列读出线连接。7.一种图像传感器像素电路的工作方法，其特征在于，包括：提供如权利要求1至6任意一项的图像传感器像素电路；进行读出时序步骤，进行读出时序步骤包括：进行复位操作，所述复位晶体管导通；在进行所述复位操作的过程中，所述切换结构将所述源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第一连接状态切换至第二连接状态；进行所述复位操作后，所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第二连接状态切换至第一连接状态；所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第二连接状态切换至第一连接状态后，所述列读出线对浮空扩散点的电位信息进行基准数据采集。8.根据权利要求7所述图像传感器像素电路的工作方法，其特征在于，在所述复位操作中，所述选择晶体管处于导通状态，所述传输晶体管处于断开状态。9.根据权利要求7所述图像传感器像素电路的工作方法，其特征在于，所述切换结构包括：第一开关，第一开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，第一开关的另一端与像素驱动电源线连接；第二开关，第二开关的一端与所述源跟随晶体管的漏极连接，第二开关的另一端与所述参考电位输出端连接；所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第一连接状态切换至第二连接状态的步骤包括：断开第一开关，导通第二开关；所述切换结构将源跟随晶体管的漏极的电学连接状态从第二连接状态切换至第一连接状态的步骤包括：导通第一开关，断开第二开关。10.根据权利要求7所述图像传感器像素电路的工作方法，其特征在于，所述读出时序步骤还包括：进行所述基准数据采集后，导通所述传输晶体管，光电二极管中的电荷对所述浮空扩散点进行充电；光电二极管中的电荷对所述浮空扩散点进行充电后，所述列读出线对浮空扩散点的电位信息进行信号数据采集；光电二极管中的电荷对所述浮空扩散点进行充电中，所述复位晶体管处于断开状态，所述源跟随晶体管的漏极的电学连接为第一连接状态，所述传输晶体管处于导通状态，所述选择晶体管处于导通状态；在所述信号数据采集中，所述复位晶体管处于断开状态，所述源跟随晶体管的漏极的电学连接为第一连接状态，所述传输晶体管处于断开状态，所述选择晶体管处于导通状态。11.一种图像传感器像素电路，其特征在于，包括：参考电位产生结构，所述参考电位产生结构具有参...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，
申请(专利权)人：昆山锐芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32