栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器技术

本发明专利技术公开了一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，该栅压调节电路包括：存储模块、比较模块和电压调节模块，存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与比较模块的输入端相连，比较模块的输出端与电压调节模块的输入端相连，电压调节模块输出端与传输栅相连。该栅压调节电路通过存储模块存储信号存储单元输出的电信号，比较模块对信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果，电压调节模块基于比较结果按照预设规则调节输出电压，进而可获得较佳的栅压取值范围，在保证较高的电荷转移效率的同时还能减少电荷注入。

【技术实现步骤摘要】
栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器
本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器。
技术介绍
传感器被广泛应用于消费、医疗、航空航天等领域，并随着科技的进步，应用范围不断扩大，在新兴的人工智能、激光雷达和智能手机等领域占据了极为重要的地位。同时，这些新的应用领域也对传感器的成像精度提出了更高的要求。以图像传感器为例，图像传感器成像的关键在于光电二极管的光电转化和光生电荷的转移。如图1所示为光电传感器像素结构示意图，图中光电二极管PD在光照条件下产生光生电荷，光生电荷在传输栅TX的控制下进行转移，例如可转移至图1所示的悬浮扩散节点FD中，再通过后级处理单元成进行像。TX所加电压(简称栅压)的大小对电荷的转移性能具有重要影响。图2a、图2b分别为TX关断和导通状态下PD、TX栅下区域和FD的电势分布示意图，TX关断时其栅下区域电势为三者中最低，阻止了电子从PD向FD的转移；TX导通时其栅下区域电势介于PD和FD之间，光生电荷从PD经TX栅下区域转移至FD中。当栅压较小时，TX栅下区域与PD间的压差较小，影响电荷转移效率；但当栅压较高时，TX栅下区域所存留的电荷较多，但由于TX栅下区域与FD之间此时的压差较小，导致关断过程中转移至FD中的电荷减少，使得部分电荷注入到PD中，进而影响传感器的成像精度。因此，亟待设计一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，可以减少电荷注入且具有较高的电荷转移效率。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供了一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，用以减少电荷注入且同时提高电荷转移效率。本专利技术实施方式的第一方面中，提供了一种栅压调节电路，该电路包括存储模块、比较模块和电压调节模块。存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与比较模块的输入端相连，比较模块的输出端与电压调节模块的输入端相连，电压调节模块输出端与传输栅相连；其中，存储模块用于存储信号存储单元输出的电信号；比较模块用于对信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果；电压调节模块用于基于比较结果按照预设规则调节输出电压，以改变传输栅的栅压。在本专利技术的一个实施例中，存储模块包括至少两个存储单元，每个存储单元的输入端与存储模块的输入端相连，输出端与比较模块的至少一个输入端相连，该至少两个存储单元包括：第一存储单元，通过第一开关与存储模块的输入端相连，通过第八开关与比较模块的一个输入端相连；第二存储单元，通过第二开关与存储模块的输入端相连，通过第九开关与比较模块的另一个输入端相连。在本专利技术的一个实施例中，电压调节模块包括：计数单元，计数单元的输入端与电压调节模块的输入端相连，用于依据比较结果进行累积计数；数模转化单元，一端与计数单元的输出端相连，另一端与电压调节模块的输出端相连，用于依据累积计数值按照预设的对应关系转化并输出相应的电压。在本专利技术的一个实施例中，该栅压调节电路还包括电信号采集单元，电信号采集单元的一端与信号存储单元的第一端相连，另一端与存储模块的输入端相连，用于采集信号存储单元的电信号并输出至存储模块。在本专利技术的一个实施例中，该栅压调节电路还包括控制单元，控制单元的一端与电压调节模块的输出端相连，另一端与传输栅相连，用于基于预设条件将电压调节模块输出的电压加载至传输栅上。在本专利技术的一个实施例中，该栅压调节电路还包括电信号处理单元，电信号处理单元的一端与信号存储单元的第一端相连，另一端与存储模块的输入端相连，用于将电流信号转换为电压信号，或者将电压信号转换为电流信号。在本专利技术的一个实施例中，该栅压调节电路还包括信号提供单元，通过第三开关与信号转化单元的第一端相连，用于向信号转化单元输入待转化的信号。在本专利技术的一个实施例中，该栅压调节电路还包括复位模块，复位模块包括以下至少一个复位单元：第一复位单元，通过第四开关与信号转化单元的第一端相连，用于信号转化单元的复位；第二复位单元，通过第五开关与信号存储单元的第一端相连，用于信号存储单元的复位；第三复位单元，通过第六开关与第一存储单元单元连接，通过第七开关与第二存储单元单元连接，用于至少两个存储单元的复位。本专利技术实施方式的第一方面中，提供了一种栅压调节方法，应用于如第一方面任一栅压调节电路中，该方法包括：比较存储模块中存储的施加不同栅压后信号存储单元对应的电信号，并获得比较结果；基于比较结果按照预设规则调节电压调节模块的输出电压，调节后的电压调节模块的输出电压用作下一周期的栅压。在本专利技术的一个实施例中，基于比较结果按照预设规则调节电压调节模块的输出电压，具体包括：若信号存储单元输出的电信号为电压信号，则信号存储单元当前电信号值小于上一周期电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压；若信号存储单元输出的为电流信号，则信号存储单元当前电信号值大于上一周期的电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压。在本专利技术的一个实施例中，该栅压调节方法还包括：判断比较结果是否满足预设条件以确定最佳栅压；基于最佳栅压确定栅压的取值范围；其中，判断比较结果是否满足预设条件以确定最佳栅压，具体包括：判断比较结果是否发生变化，若是，则该周期所对应的电压调节模块的输出电压为最佳栅压。在本专利技术的一个实施例中，比较存储模块中存储的施加不同栅压后信号存储单元对应的电信号，并获得比较结果，具体包括：闭合第八开关、第九开关，将第一存储单元和第二存储单元存储的当前电信号输入比较模块进行比较，并在获得比较结果后断开第八开关、第九开关；第八开关、第九开关闭合前，还包括：闭合第二开关将信号存储单元的当前电信号存储至第二存储单元中；断开第八开关、第九开关之后，还包括：闭合第一开关将信号存储单元的当前电信号存储至第一存储单元中。在本专利技术的一个实施例中，闭合第二开关将信号存储单元的当前电信号存储至第二存储单元中之前，还包括：闭合第七开关，通过第三复位单元对第二存储单元进行复位；闭合第一开关将信号存储单元的当前电信号存储至第一存储单元中之前，还包括：闭合第六开关，通过第三复位单元对第一存储单元进行复位。在本专利技术的一个实施例中，电压调节模块按照预设规则调节其输出电压，具体包括：通过计数单元对输入的比较结果进行累积计数；通过数模转化单元将累计计数结果按照预设的对应关系转化为相应的电压，作为电压调节模块的输出电压。在本专利技术的一个实施例中，电压调节模块的输出电压加载至传输栅之前，还包括：闭合第五开关，通过第二复位单元对信号存储单元进行复位；闭合第四开关，通过第一复位单元对信号转化单元进行复位；闭合第三开关，通过信号提供单元向信号转化单元输入预设量的信号。在本专利技术实施方式的第三方面中，提供了一种传感器，包括至少一个像素与如第一方面任一栅压调节电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种栅压调节电路，其特征在于，包括：存储模块、比较模块和电压调节模块；/n所述存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与所述比较模块的输入端相连，所述比较模块的输出端与所述电压调节模块的输入端相连，所述电压调节模块输出端与传输栅相连；其中，/n所述存储模块用于存储所述信号存储单元输出的电信号；比较模块用于对所述信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果；所述电压调节模块用于基于所述比较结果按照预设规则调节输出电压，以改变所述传输栅的栅压。/n

【技术特征摘要】
1.一种栅压调节电路，其特征在于，包括：存储模块、比较模块和电压调节模块；
所述存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与所述比较模块的输入端相连，所述比较模块的输出端与所述电压调节模块的输入端相连，所述电压调节模块输出端与传输栅相连；其中，
所述存储模块用于存储所述信号存储单元输出的电信号；比较模块用于对所述信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果；所述电压调节模块用于基于所述比较结果按照预设规则调节输出电压，以改变所述传输栅的栅压。


2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述存储模块包括至少两个存储单元，每个所述存储单元的输入端与所述存储模块的输入端相连，输出端与所述比较模块的至少一个输入端相连，所述至少两个存储单元包括：
第一存储单元，通过第一开关与所述存储模块的输入端相连，通过第八开关与所述比较模块的一个输入端相连；
第二存储单元，通过第二开关与所述存储模块的输入端相连，通过第九开关与所述比较模块的另一个输入端相连。


3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述电压调节模块包括：
计数单元，所述计数单元的输入端与所述电压调节模块的输入端相连，用于依据比较结果进行累积计数；
数模转化单元，一端与所述计数单元的输出端相连，另一端与所述电压调节模块的输出端相连，用于依据所述累积计数值按照预设的对应关系转化并输出相应的电压。


4.根据权利要求1至3任一所述的电路，其特征在于，还包括电信号采集单元，所述电信号采集单元的一端与所述信号存储单元的第一端相连，另一端与所述存储模块的输入端相连，用于采集所述信号存储单元的电信号并输出至所述存储模块。


5.根据权利要求1至3任一所述的电路，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元的一端与所述电压调节模块的输出端相连，另一端与所述传输栅相连，用于基于预设条件将所述电压调节模块输出的电压加载至所述传输栅上。


6.根据权利要求1至3任一所述的电路，其特征在于，还包括电信号处理单元，所述电信号处理单元的一端与所述信号存储单元的第一端相连，另一端与所述存储模块的输入端相连，用于将电流信号转换为电压信号，或者将电压信号转换为电流信号。


7.根据权利要求1至6任一所述的电路，其特征在于，还包括信号提供单元，通过第三开关与信号转化单元的第一端相连，用于向所述信号转化单元输入待转化的信号。


8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，还包括复位模块，所述复位模块包括以下至少一个复位单元：
第一复位单元，通过第四开关与所述信号转化单元的第一端相连，用于所述信号转化单元的复位；
第二复位单元，通过第五开关与所述信号存储单元的第一端相连，用于所述信号存储单元的复位；
第三复位单元，通过第六开关与所述第一存储单元单元连接，通过第七开关与所述第二存储单元单元连接，用于所述至少两个存储单元的复位。


9.一种栅压调节方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一所述的栅压调节电路中，包括：
比较所述存储模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61