【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
提供了一种像素装置、具有像素装置的图像传感器以及用于操作像素装置的方法。
技术介绍
1、图像传感器通常包括像素装置的阵列。将电磁辐射转换成电信号的高动态范围是有益的。然而，像素装置的尺寸必须保持较小。
2、目的是提供一种像素装置、一种具有像素装置的图像传感器和一种操作像素装置的方法，其能够降低信号转换的增益。
3、这些目的通过独立权利要求的主题实现。从属权利要求中给出了进一步的实施例和发展。
技术实现思路
1、在实施例中，一种像素装置包括光电二极管、电路节点、耦合到光电二极管和电路节点的转移晶体管、输入端耦合到电路节点的放大器、第一电容器和第二电容器、耦合到放大器的输出端和第一电容器的第一晶体管、耦合到第一晶体管和第二电容器的第二晶体管、电源端子、耦合到电源端子的复位晶体管，、耦合到电路节点和复位晶体管的耦合晶体管，、以及具有耦合到复位晶体管和耦合晶体管之间的节点的第一电极的第三电容器。
2、在像素装置的实施例中，转移晶体管和耦合晶体管在第一存储阶段开始时被设置为导通状态。在第一存储阶段结束之前，第一晶体管和第二晶体管或第一晶体管被设置为导通状态。
3、有利地，电路节点具有电容特性。电路节点具有电容，例如扩散电容或浮动扩散电容。因此，在第一存储阶段，由光电二极管提供的电荷可以经由转移晶体管和耦合晶体管施加到电路节点的电容和第三电容器。因此，通过不仅由电路节点的电容而且由第三电容器存储由光电二极管提供的电荷，以低灵敏度检测该电荷。这降低
4、在像素装置的实施例中，第一晶体管和第二晶体管在第一存储阶段开始时被设置为非导通状态。在第一存储阶段结束时，转移晶体管和耦合晶体管被设置为非导通状态。
5、在像素装置的实施例中，转移晶体管在第二存储阶段开始时被设置为导通状态。在第二存储阶段结束之前，第一晶体管被设置为导通状态。
6、在像素装置的实施例中，第一晶体管在第二存储阶段开始时被设置为非导通状态。在第二存储阶段结束时，转移晶体管被设置为非导通状态。在第二存储阶段期间，第二晶体管和耦合晶体管持续处于非导通状态。
7、有利地，在第二存储阶段，电路节点的电容上的电荷不会经由耦合晶体管提供给第三电容器。因此，通过仅由电路节点的电容而不是由第三电容器存储由光电二极管提供的电荷，可以以高灵敏度检测该电荷。这使得电容的电压摆幅保持较高。该电压被放大并存储在第一电容器中。
8、在实施例中，像素装置还包括参考电压端子，其耦合到第三电容器的第二电极。参考电压端子连接或耦合到例如电源端子、另一电源端子、参考电位端子、另一参考电位端子、接地端子或电压源。
9、在实施例中，像素装置还包括参考电位端子和偏置晶体管，偏置晶体管耦合到放大器的输出端和参考电位端子。偏置晶体管被配置为对第一电容器或者第二电容器和第一电容器两者进行放电。
10、在像素装置的实施例中，第一电容器包括耦合到第一晶体管和第二晶体管之间的节点的第一电极，以及耦合到另一参考电位端子的第二电极。第二电容器包括耦合到第二晶体管的第一电极和耦合到另一参考电位端子的第二电极。第一晶体管被配置为将第一电容器耦合到放大器的输出端。第二晶体管被配置为将第一电容器耦合到第二电容器。
11、在像素装置的实施例中，电源电压在电源端子处分接。参考电位在参考电位端子处分接。另一参考电位在另一参考电位端子处分接。电源电压相对于参考电位和另一参考电位端子是正的。
12、在实施例中，像素装置还包括另一光电二极管和另一转移晶体管，该另一转移晶体管耦合到另一光电二极管和电路节点。在示例中，不同的曝光时间可以用于光电二极管和另一光电二极管。
13、在像素装置的实施例中，放大器包括放大器晶体管，其控制端子耦合到放大器的输入端，第一端子耦合到另一电源端子，第二端子耦合到放大器的输出端。
14、在实施例中，像素装置还包括另一放大器，其输入端耦合到第二电容器。像素装置还包括列线和耦合到列线和另一放大器的输出端的选择晶体管。有利地，第二电容器经由另一放大器和选择晶体管耦合到列线。有利地，当选择晶体管被设置为导通状态时，第二电容器处的输出电压被放大，并且放大的电压被施加到列线上。
15、在像素装置的实施例中，另一放大器包括另一放大器晶体管，其控制端子耦合到另一放大器的输入端，第一端子耦合到另一电源端子，第二端子耦合到另一放大器的输出端。
16、在实施例中，像素装置还包括，其输入端耦合到第一电容器的附加放大器，以及耦合到列线和附加放大器的输出端的附加选择晶体管。有利地，第一电容器和第二电容器可以分别耦合到列线。
17、在实施例中，图像传感器包括像素装置的阵列，例如像素装置的n×m阵列。
18、在实施例中，图像传感器还包括行驱动器，其被配置为向转移晶体管的控制端子提供转移信号，向耦合晶体管的控制端子提供耦合信号，向复位晶体管的控制端子提供复位信号，向第一晶体管的控制端子提供第一控制信号，以及向第二晶体管的控制端子提供第二控制信号。
19、在图像传感器的实施例中，行驱动器被配置为并行且同时地执行每个像素装置的曝光阶段和存储阶段。因此，曝光阶段是全局曝光阶段；存储阶段是全局存储阶段。行驱动器被配置为并行且同时地为一行的每个像素装置执行读出阶段。行驱动器被配置为一个接一个地执行不同行的读出阶段，也称为逐行读出；因此，这些行被顺序读出。，替代地，行驱动器被配置为并行且同时地执行每n行的读出阶段(在这种情况下，图像传感器包括用于图像传感器的每列的n条并行列线)。因此，在一个时间点，可以读出一行或多于一行(例如，每n行)。图像传感器的一行或每n行的像素装置10的读出在一个时间点执行。典型地，在其他时间点执行图像传感器的其他行的像素装置10的读出。
20、在图像传感器的实施例中，行驱动器被配置为在第一存储阶段开始时，通过转移信号将转移晶体管设置为导通状态，并通过耦合信号将耦合晶体管设置为导通状态。行驱动器被配置为在第一存储阶段结束之前，通过第一控制信号将第一晶体管设置为导通状态，并且通过第二控制信号将第二晶体管设置为导通状态。
21、在图像传感器的实施例中，行驱动器被配置为在第二存储阶段开始时通过转移信号将转移晶体管设置为导通状态，并在第二存储阶段结束前通过第一控制信号将第一晶体管设置为导通状态。
22、在示例中，第二存储阶段跟随第一存储阶段。
23、在图像传感器的实施例中，第一存储阶段中的转移信号的第一脉冲具有第一电压值，第二存储阶段中的转移信号的第二脉冲具有第二电压值，并且第一电压值不同于第二电压值。
24、在实施例中，一种操作像素装置的方法包括：
25、-通过光电二极管将电磁辐射转换成电荷，
26、-在存储阶段的第一存储本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种像素装置(10)，包括：
2.根据权利要求1所述的像素装置(10)，
3.根据权利要求1或2所述的像素装置(10)，
4.根据权利要求1至3中一项所述的像素装置(10)，
5.根据权利要求1至4中一项所述的像素装置(10)，
6.根据权利要求1至5中一项所述的像素装置(10)，
7.根据权利要求1至6中一项所述的像素装置(10)，还包括：
8.根据权利要求1至7中一项所述的像素装置(10)，还包括：
9.根据权利要求8所述的像素装置(10)，还包括
10.一种图像传感器(200)，其包括根据权利要求1至9中一项所述的像素布置(10)的阵列。
11.根据权利要求10所述的图像传感器(200)，
12.根据权利要求11的图像传感器(200)，
13.根据权利要求11或12所述的图像传感器，
14.根据权利要求11至13中一项所述的图像传感器，
15.一种用于操作像素装置(10)的方法，包括：
16.
17.根据权利要求16所述的方法，
18.根据权利要求16或17所述的方法，
19.根据权利要求16至18中一项所述的方法，
20.根据权利要求15至19中一项所述的方法，还包括
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种像素装置(10)，包括：
2.根据权利要求1所述的像素装置(10)，
3.根据权利要求1或2所述的像素装置(10)，
4.根据权利要求1至3中一项所述的像素装置(10)，
5.根据权利要求1至4中一项所述的像素装置(10)，
6.根据权利要求1至5中一项所述的像素装置(10)，
7.根据权利要求1至6中一项所述的像素装置(10)，还包括：
8.根据权利要求1至7中一项所述的像素装置(10)，还包括：
9.根据权利要求8所述的像素装置(10)，还包括
10.一种图像传感器(200)，其包括根据权利要求1至9中一...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·查科尼，S·约翰逊，D·劳埃德，
申请(专利权)人：艾迈斯传感器美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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