【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电，具体地说，本专利技术涉及一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路。
技术介绍
1、雪崩光电二极管指的是在激光通信中使用的光敏元件。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的p-n结上加上反向偏压后，射入的光被p-n结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象。
2、硅(si)材料是最早使用的雪崩光电二极管材料，其可以探测波长小于1.1um波段的光。si材料的电子空穴离化比差异较大，所制备的雪崩倍增探测器噪声特性优异，而且其价格低廉，可以与微电子工艺兼容，是可见光波段首选的雪崩探测器材料。
3、现有的像素电路中光电二极管可以选择雪崩光电二极管以产生光生信号，其中，雪崩光电二极管通常采用耗尽型pin二极管的结构，并采用非晶硅作为半导体材料，但是非晶硅迁移率较低，为此，又出现了采用多层非晶硅结构为半导体材料的，但是多层非晶硅的结构具有较高的漏电流。
4、现有的像素电路通常采用3t1d结构，即3个晶体管1个二极管的结构。对比文件(cn113630567a)提出了一种读出电路，所述读出电路耦接到像素电路，用于从所述像素电路读出信号。该对比文件中使用的一种像素电路即是传统的3t1d结构，只能实现对信号的一级放大。
5、综上，本专利技术设计了一种可以自放大的雪崩二极管，并结合放大读取电路，提出了一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路。
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服现有技术的不足，提出了一种具备雪崩二
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路，所述电路包括实现一级放大的雪崩光电二极管、实现二级放大的放大读取电路，其中，所述雪崩光电二极管将光信号转换为电信号后对所述电信号进行一级放大，一级放大后的电信号再由所述放大读取电路进行二级放大后输出。
3、进一步，所述雪崩光电二极管依次由p+掺杂浓度层、p掺杂浓度层、本征层、n掺杂浓度层、n+掺杂浓度层构成，其中，所述p+掺杂浓度层、p掺杂浓度层、n掺杂浓度层、n+掺杂浓度层上分别设置有电极。其中，所述p+掺杂浓度层、p掺杂浓度层、本征层、n掺杂浓度层、n+掺杂浓度层均由多层非晶硅结构制成。
4、进一步，所述p+掺杂浓度层、p掺杂浓度层、本征层、n掺杂浓度层、n+掺杂浓度层的厚度范围依次为1～10埃，10～50埃，100埃，10～50埃，1～10埃。
5、进一步，所述p掺杂浓度层和p+掺杂浓度层进行p型掺杂且通过单独成膜和单独刻蚀的方法制备，其中，p掺杂浓度层方块电阻范围为1e-15～1e-10ohm/sq，p+掺杂浓度层方块电阻范围为1e-13～1e-9ohm/sq。所述n掺杂浓度层和n+掺杂浓度层进行n型掺杂且通过单独成膜和单独刻蚀的方法制备，其中，n掺杂浓度层方块电阻范围为1e-10～1e-6ohm/sq，p+掺杂浓度层方块电阻范围为1e-8～1e-5ohm/sq。
6、进一步，在所述p掺杂浓度层的电极和所述n掺杂浓度层的电极之间施加加反偏电压v1，在所述p+掺杂浓度层的电极和所述n+掺杂浓度层的电极之间施加加反偏电压v2，通过调整所述反偏电压v1和v2之间的电压差对所述电信号进行一级放大，实现了对雪崩二极管的放大倍数的多级电压管控。
7、进一步，所述放大读取电路包括晶体管t1、晶体管t2、晶体管t3、晶体管t4，其中，所述晶体管t1的第一端连接恒定的复位电压rst，晶体管t1的控制端连接复位信号vrest，晶体管t1的第二端连接所述晶体管t2的控制端；晶体管t2的第一端连接电源电压vdd，晶体管t2的第二端连接所述晶体管t3的第一端；晶体管t3的控制端连接复位信号vrest，晶体管t3的第二端连接恒定的复位电压rst；所述晶体管t4的第一端连接晶体管t2的第二端，晶体管t4的控制端连接读取信号vread，晶体管t4的第二端作为所述放大读取电路的输出端。当所述所有的晶体管均采用nmos型晶体管时，对应地，所有的晶体管的第一端为漏极，控制端为栅极，第二端为源极。
8、进一步，当光照射到所述雪崩光电二极管后，雪崩光电二极管将光信号转换为电信号并存储在其内部的结电容上，通过调整反偏电压v1和v2的压差对所述电信号进行一级放大，此时所述晶体管t1、t2、t3、t4初始均处于截止状态；光照结束后，晶体管t1和t3保持截止，晶体管t4导通，晶体管t2进入放大状态，所述一级放大后的电信号通过晶体管t2放大后从晶体管t4的第二端输出；输出结束后，晶体管t1和t3导通，晶体管t4截止，对晶体管t2进行复位，同时，通过调整反偏电压v1和v2的压差重置所述雪崩光电二极管的电信号；重置和复位完成后，晶体管t1和t3恢复截止。
9、本专利技术的技术效果为：(1)通过自设计的多层非晶硅结构的雪崩光电二极管实现了信号的一级放大；(2)通过放大读取电路，实现了对雪崩光电二极管产生的信号的屏蔽和选择，克服了多层非晶硅结构存在较高漏电流的问题；(3)通过放大读取电路，实现了经雪崩光电二极管一级放大后的信号的二级放大。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：所述电路包括实现一级放大的雪崩光电二极管、实现二级放大的放大读取电路，其中，所述雪崩光电二极管将光信号转换为电信号后对所述电信号进行一级放大，一级放大后的电信号再由所述放大读取电路进行二级放大后输出。
2.根据权利要求1所述的一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：所述雪崩光电二极管依次由P+掺杂浓度层、P掺杂浓度层、本征层、N掺杂浓度层、N+掺杂浓度层构成，其中，所述P+掺杂浓度层、P掺杂浓度层、N掺杂浓度层、N+掺杂浓度层上分别设置有电极。
3.根据权利要求2所述的一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：所述P+掺杂浓度层、P掺杂浓度层、本征层、N掺杂浓度层、N+掺杂浓度层均由多层非晶硅结构制成。
4.根据权利要求2或3所述的一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：所述P+掺杂浓度层、P掺杂浓度层、本征层、N掺杂浓度层、N+掺杂浓度层的厚度范围依次为1～10埃，10～50埃，100埃，10～50埃，1～10埃。
5.根据权利要求2或3所述
6.根据权利要求2或3所述的一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：所述N掺杂浓度层和N+掺杂浓度层进行N型掺杂且通过单独成膜和单独刻蚀的方法制备，其中，N掺杂浓度层方块电阻范围为1E-10～1E-6ohm/sq，P+掺杂浓度层方块电阻范围为1E-8～1E-5ohm/sq。
7.根据权利要求2或3所述的一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：在所述P掺杂浓度层的电极和所述N掺杂浓度层的电极之间施加加反偏电压V1，在所述P+掺杂浓度层的电极和所述N+掺杂浓度层的电极之间施加加反偏电压V2，通过调整所述反偏电压V1和V2之间的电压差对所述电信号进行一级放大。
8.根据权利要求1所述的一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：所述放大读取电路包括晶体管T1、晶体管T2、晶体管T3、晶体管T4，其中，所述晶体管T1的第一端连接恒定的复位电压RST，晶体管T1的控制端连接复位信号Vrest，晶体管T1的第二端连接所述晶体管T2的控制端；晶体管T2的第一端连接电源电压VDD，晶体管T2的第二端连接所述晶体管T3的第一端；晶体管T3的控制端连接复位信号Vrest，晶体管T3的第二端连接恒定的复位电压RST；所述晶体管T4的第一端连接晶体管T2的第二端，晶体管T4的控制端连接读取信号Vread，晶体管T4的第二端作为所述放大读取电路的输出端。
9.根据权利要求8所述的一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：所述所有的晶体管均采用NMOS型晶体管，对应地，所有的晶体管的第一端为漏极，控制端为栅极，第二端为源极。
10.根据权利要求7和8所述的一种具备雪崩二级放大的4T1D像素电路，其特征在于：当光照射到所述雪崩光电二极管后，雪崩光电二极管将光信号转换为电信号并存储在其内部的结电容上，通过调整反偏电压V1和V2的压差对所述电信号进行一级放大，此时所述晶体管T1、T2、T3、T4初始均处于截止状态；光照结束后，晶体管T1和T3保持截止，晶体管T4导通，晶体管T2进入放大状态，所述一级放大后的电信号通过晶体管T2放大后从晶体管T4的第二端输出；输出结束后，晶体管T1和T3导通，晶体管T4截止，对晶体管T2进行复位，同时，通过调整反偏电压V1和V2的压差重置所述雪崩光电二极管的电信号；重置和复位完成后，晶体管T1和T3恢复截止。
...【技术特征摘要】
1.一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路，其特征在于：所述电路包括实现一级放大的雪崩光电二极管、实现二级放大的放大读取电路，其中，所述雪崩光电二极管将光信号转换为电信号后对所述电信号进行一级放大，一级放大后的电信号再由所述放大读取电路进行二级放大后输出。
2.根据权利要求1所述的一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路，其特征在于：所述雪崩光电二极管依次由p+掺杂浓度层、p掺杂浓度层、本征层、n掺杂浓度层、n+掺杂浓度层构成，其中，所述p+掺杂浓度层、p掺杂浓度层、n掺杂浓度层、n+掺杂浓度层上分别设置有电极。
3.根据权利要求2所述的一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路，其特征在于：所述p+掺杂浓度层、p掺杂浓度层、本征层、n掺杂浓度层、n+掺杂浓度层均由多层非晶硅结构制成。
4.根据权利要求2或3所述的一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路，其特征在于：所述p+掺杂浓度层、p掺杂浓度层、本征层、n掺杂浓度层、n+掺杂浓度层的厚度范围依次为1～10埃，10～50埃，100埃，10～50埃，1～10埃。
5.根据权利要求2或3所述的一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路，其特征在于：所述p掺杂浓度层和p+掺杂浓度层进行p型掺杂且通过单独成膜和单独刻蚀的方法制备，其中，p掺杂浓度层方块电阻范围为1e-15～1e-10ohm/sq，p+掺杂浓度层方块电阻范围为1e-13～1e-9ohm/sq。
6.根据权利要求2或3所述的一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路，其特征在于：所述n掺杂浓度层和n+掺杂浓度层进行n型掺杂且通过单独成膜和单独刻蚀的方法制备，其中，n掺杂浓度层方块电阻范围为1e-10～1e-6ohm/sq，p+掺杂浓度层方块电阻范围为1e-8～1e-5ohm/sq。
7.根据权利要求2或3所述的一种具备雪崩二级放大的4t1d像素电路，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，岳金凤，
申请(专利权)人：芜湖迪钛飞光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。