图像传感器像素结构、图像传感器及电子设备制造技术

本发明专利技术提供一种图像传感器像素结构、图像传感器及电子设备。该图像传感器像素结构包括：光电转换电路、传输电路、第一复位电路、第二复位电路、源跟随电路和行选择电路；光电转换电路一端接地，另一端连接在传输电路的第一端和第一复位电路的第一端之间；传输电路、第二复位电路和源跟随电路的第二端均与浮动扩散节点连接；第一复位电路的第二端与第二复位电路的第一端和源跟随电路的第一端连接后连接电源节点；源跟随电路的第三端与行选择电路的第一端连接；行选择电路的第二端与列位线连接。本发明专利技术能够减小图像传感器的拖影现象，提高图像传感器的信噪比，使图像传感器更适于在黑暗的环境中使用，提高图像传感器的适用性。提高图像传感器的适用性。提高图像传感器的适用性。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器像素结构、图像传感器及电子设备


[0001]本专利技术涉及固态图像传感器
，尤其涉及一种图像传感器像素结构、图像传感器及电子设备。

技术介绍

[0002]图像传感器是利用光电器件将光信号转换为电信号的一种高端技术元件，被广泛应用于安防、摄影、自动驾驶、医疗等领域。当成像设备在夜间使用时，需要图像传感器具有极高的信噪比，各个像素单元之间的一致性要很高。
[0003]当前互补金属氧化物(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器普遍采用4管像素结构，如图1所示，该4管像素结构包括：光电二极管PD1、电荷传输晶体管Q10、复位晶体管Q20、源跟随晶体管Q30和选择晶体管Q40。工作时，首先选择晶体管Q40在选择信号Sel的控制下导通，选中对应的像素结构。同时，复位晶体管Q20在复位信号Reset的控制下导通，对浮动扩散节点(Floating Diffusing，FD)复位为VDD。与此同时，光电二极管PD1也在曝光条件下源源不断地产生光生电荷。当曝光结束时，电荷传输晶体管Q10在传输信号Tx的控制下导通，将光电二极管PD1在曝光过程中累积的光生电荷传输到复位后的浮动扩散节点FD，然后浮动扩散节点FD的电压变化通过源跟随晶体管Q30反映到像素结构的输出端Vout，进而反映曝光过程中的电压变化情况。
[0004]然而由于光电二极管的PD区比较大，当电荷传输晶体管导通时，光电二极管PD区内形成的光生电荷不能完全通过电荷传输晶体管转移到浮动扩散节点，导致下一次曝光时，光电二极管的PD区内存储了上一次曝光的光生电荷，产生拖影现象，使图像传感器的信噪比降低，影响图像传感器的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种图像传感器像素结构、图像传感器及电子设备，以解决现有图像传感器的像素结构会产生拖影现象，性能有待提高的问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种图像传感器像素结构，包括：光电转换电路、传输电路、第一复位电路、第二复位电路、源跟随电路和行选择电路；
[0007]所述光电转换电路，一端接地，另一端连接在所述传输电路的第一端和所述第一复位电路的第一端之间，用于在曝光过程中基于光照条件累积光生电荷；
[0008]所述传输电路，第二端与浮动扩散节点连接，用于曝光结束后，在传输信号的控制下，将累积的光生电荷传输至所述浮动扩散节点，以使所述浮动扩散节点的电压由复位后的第一电压变化为第二电压；
[0009]所述第一复位电路，第二端与所述第二复位电路的第一端和所述源跟随电路的第一端连接后连接电源节点，用于曝光前，在复位信号的控制下，对所述光电转换电路的电压进行复位；
[0010]所述第二复位电路，第二端与所述浮动扩散节点连接，用于曝光前，在所述复位信
号的控制下，将所述浮动扩散节点的电压复位为所述第一电压；
[0011]所述源跟随电路，第二端与所述浮动扩散节点连接，第三端与所述行选择电路的第一端连接，用于对所述第一电压或所述第二电压进行放大输出；
[0012]所述行选择电路，第二端与列位线连接，用于在行选择信号的控制下，将放大后的第一电压或放电后的第二电压输出至所述列位线。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述第一复位电路，包括：第一复位晶体管；
[0014]所述第一复位晶体管，源极连接在所述光电转换电路的另一端和所述传输电路的第一端之间，漏极与所述第二复位电路的第一端和所述源跟随电路的第一端连接后连接电源节点，栅极用于输入所述复位信号。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述的图像传感器像素结构还包括：负反馈电路；
[0016]所述负反馈电路，反相输入端连接在所述行选择电路的第二端与所述列位线之间，输出端分别与所述第一复位电路的第二端、所述第二复位电路的第一端和所述源跟随电路的第一端连接，正相输入端用于输入参考电压，用于曝光前，在所述复位信号的控制下，将输出至所述列位线的所述放大后的第一电压控制为所述参考电压。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述负反馈电路，包括：第三复位晶体管和运算放大器；
[0018]所述第三复位晶体管，源极连接在所述行选择电路的第二端与所述列位线之间，漏极与所述运算放大器的反相输入端连接，栅极用于输入所述复位信号；
[0019]所述运算放大器，正相输入端用于输入参考电压，输出端分别与所述第一复位电路的第二端、所述第二复位电路的第一端和所述源跟随电路的第一端连接。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述传输电路，包括：电荷传输晶体管；
[0021]所述电荷传输晶体管，源极与所述光电转换电路的另一端连接，漏极与所述浮动扩散节点连接，栅极用于输入传输信号。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述第二复位电路，包括：第二复位晶体管；
[0023]所述第二复位晶体管，源极与所述浮动扩散节点连接，漏极分别与所述第一复位电路的第二端和所述源跟随电路的第一端连接后连接电源节点，栅极用于输入所述复位信号。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述源跟随电路，包括：源跟随晶体管；
[0025]所述源跟随晶体管，栅极与所述浮动扩散节点连接，漏极分别与所述第一复位电路的第二端和所述第二复位电路的第一端连接后连接电源节点，源极与所述行选择电路的第一端连接。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述行选择电路，包括：行选择晶体管；
[0027]所述行选择晶体管，漏极与所述源跟随电路的第三端连接，源极与所述列位线连接，栅极用于输入所述行选择信号。
[0028]第二方面，本专利技术实施例提供了一种图像传感器，包括按行和列排列的如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的图像传感器像素结构。
[0029]第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括如上第二方面所述的图像传感器。
[0030]本专利技术实施例提供一种图像传感器像素结构、图像传感器及电子设备，该图像传
感器像素结构包括光电转换电路、传输电路、第一复位电路、第二复位电路、源跟随电路和行选择电路，相较于现有的图像传感器像素结构，该图像传感器像素结构通过在光电转换电路的另一端增设第一复位电路，可以在复位信号的控制下，同时对浮动扩散节点的电压和光电转换电路的电压进行复位，而对光电转换电路的电压进行复位，可以清除光电转换电路内存储的上一次曝光过程中的光生电荷，从而减小图像传感器的拖影现象，提高图像传感器的信噪比，提高图像传感器的性能，使图像传感器更适于在黑暗的环境中使用，提高图像传感器的适用性。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器像素结构，其特征在于，包括：光电转换电路、传输电路、第一复位电路、第二复位电路、源跟随电路和行选择电路；所述光电转换电路，一端接地，另一端连接在所述传输电路的第一端和所述第一复位电路的第一端之间，用于在曝光过程中基于光照条件累积光生电荷；所述传输电路，第二端与浮动扩散节点连接，用于曝光结束后，在传输信号的控制下，将累积的光生电荷传输至所述浮动扩散节点，以使所述浮动扩散节点的电压由复位后的第一电压变化为第二电压；所述第一复位电路，第二端与所述第二复位电路的第一端和所述源跟随电路的第一端连接后连接电源节点，用于曝光前，在复位信号的控制下，对所述光电转换电路的电压进行复位；所述第二复位电路，第二端与所述浮动扩散节点连接，用于曝光前，在所述复位信号的控制下，将所述浮动扩散节点的电压复位为所述第一电压；所述源跟随电路，第二端与所述浮动扩散节点连接，第三端与所述行选择电路的第一端连接，用于对所述第一电压或所述第二电压进行放大输出；所述行选择电路，第二端与列位线连接，用于在行选择信号的控制下，将放大后的第一电压或放电后的第二电压输出至所述列位线。2.根据权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述第一复位电路，包括：第一复位晶体管；所述第一复位晶体管，源极连接在所述光电转换电路的另一端和所述传输电路的第一端之间，漏极与所述第二复位电路的第一端和所述源跟随电路的第一端连接后连接电源节点，栅极用于输入所述复位信号。3.根据权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，还包括：负反馈电路；所述负反馈电路，反相输入端连接在所述行选择电路的第二端与所述列位线之间，输出端分别与所述第一复位电路的第二端、所述第二复位电路的第一端和所述源跟随电路的第一端连接，正相输入端用于输入参考电压，用于曝光前，在所述复位信号的控制下，将输出至所述列位线的所述放大后的第一电压控制为所述参考电压。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：崔兆春，王朋，姜兆国，宋铖，张红梅，孔宪辉，耿同贺，解永康，赵健，林伟强，李康禾，刘智睿，吴学正，李康，曹龙灿，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：