数据导线中的欧姆电压降为零的成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种成像装置，包括像素的矩阵、至少一个数据导线（Col_b）和电子电流发生器（T4），所述数据导线（Col_b）能够连接到成行组织的矩阵的几个像素，并使得能够依次传输分别由一行的每个像素输送的信号，所述电子电流发生器（T4）为几个像素供电，所述矩阵的每个像素包括：晶体管（T2），在称为像素的节点的所述晶体管的端点之一处，输送由相关像素输送的信号，其中能够有从所述电流发生器（T4）产生的偏置电流，以及第一电子开关（T3b），使得能够根据像素的选择信号（Phi_line）将所述像素的节点连接到与这个像素相关联的数据导线（Col_b）。根据本发明专利技术，所述矩阵的每个像素还包括与所述第一电子开关（T3b）不同的第二电子开关（T3a），其连接到所述像素的节点，并能够根据所述像素的选择信号（Phi_line）使所述发生器（T4）产生的电流在所述晶体管中流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数据导线中的欧姆电压降为零的成像装置
本专利技术涉及一种成像装置。可以实施本专利技术以用检测器拍摄图像。
技术介绍
这种装置包括大量的光敏点，称为像素，一般被组织成矩阵或条阵列。在检测器中，像素表示检测器的基本光敏元件。每个像素都将其受到的电磁辐射转换成电信号。在读取矩阵的阶段中将各个像素产生的电信号收集起来，然后进行数字化，以便能够进行处理并储存，以形成图像。这些像素由光敏区和电子电路形成，光敏区根据其接收的光子通量来提供产生电荷电流，电子电路用于处理该电流。光敏区通常包括光敏元件或光检测器，例如，它可以是光电二极管、光敏电阻或者光电晶体管。可以处理几百万个像素的大尺寸光敏矩阵已被发现。辐射检测器可以用于电离辐射的成像，特别是X射线或γ射线的成像，在医疗领域，或者在工业部门的无损检测领域，辐射检测器可以用于检测放射图像。光敏元件使得检测可见光或近可见光的电磁辐射成为可能。可是这些元件对入射在检测器上的辐射根本不敏感，或者几乎不敏感。然后一种被称为闪烁体的辐射转换器就得到了频繁的使用，其将例如X射线辐射转换成像素中的光敏元件所敏感的波段的辐射。另一种方法是从另一种材料产生光敏元件，将X射线辐射直接转换为电荷。例如，对于碲化镉(CdTe)制成的第一像素化衬底逐个像素连接到CMOS读出电路的矩阵而言，就是这种情况，因此其不再拥有检测功能。已知利用电压跟随器可以产生电子处理电路，使得读取光敏元件中累积的电荷电流成为可能。电流源为像素在其读取期间确保功率供应。由此产生的示范性成像装置在图1中示出。为简化理解，该图示意性地给出了两行两列的矩阵。形成了四个像素，每个像素在行和列的交叉点处。当然真正的矩阵通常大得多。每个像素都包括在此以光电二极管D表示的光敏区和三个晶体管T1，T2和T3形成的电子处理电路。在图中，光电二极管D和三个晶体管的标记附有两个坐标(i，j)，可以把行的位置视为i，把列的位置视为j。在同一列或更一般地，在同一行的像素共享位于列尾的晶体管T4和读出电路S。晶体管T4和读出电路S通过导线Col与该列的像素相连接。位于同一行的像素与四条用于传送信号Phi_line，Vdd，V_ran和Phi_ran的导线相连接，这样就使控制每一行的像素成为可能。晶体管T1使得能够在重新初始化矩阵期间将光电二极管的阴极电压重新初始化到电压V_ran，在重新初始化矩阵期间，控制信号Phi_ran是工作的。在重新初始化之后，光电二极管D接收到的照射导致在图像拍摄阶段期间其阴极的电势降低。图像拍摄阶段之后是读取阶段，在此期间，读取光电二极管D的电势。因此，利用施加于栅极的命令Phi_line导通晶体管T3，因此后者具有开关的作用。晶体管T2作为跟随器而工作，晶体管T4作为电流源工作。然后晶体管T2和T4形成电压跟随器级，其拷贝光电二极管D的阴极上的电压，然后在列尾读出电路S的输入上在一定偏移之内再现。为执行其拷贝转移，晶体管T2需要在其漏极和源极中流动的偏置电流。这一电流是由几个像素共用的晶体管T4形成的电流发生器所施加的。在所呈现的范例中，晶体管T4为一列上像素所共用。在读出电路S输入的电压Vs可表示为：Vs＝Vp–VT–K(1)其中，Vp是光电二极管的阴极电压，VT是晶体管T2的阈值电压，K是与晶体管T4提供的电流值尤其相关的常数。电压V_ran和电压Vdd常常是相同的。矩阵第n行的相位Phi_line常常与上一行即n-1行的相位Phi_ran相同。在这种情况下，跟随器信号上游的信号积分周期，对于第n-1行来说，会从第n行寻址结束一直持续到后续图像的第n-1行寻址。因此，对于每一行来说，重新初始化阶段和读取阶段都是不同的。通常用“卷帘快门”这个名称称呼文献中公知的循环行寻址。生成控制信号Phi_line和Phi_ran的寻址电路(通常是移位寄存器)在图中未示出，设置在行尾。之后在寄存器中复用各列读出电路S的各输出，以便获得行的视频信号，在该图中未示出寄存器。对整个矩阵来说，在它可以与读取这些相同列一前一后地依次切换到不同列的条件下，也可以只使用一个电流源晶体管T4。在实践中，对于每个像素来说，每个列Col都会以电阻R_pix的形式呈现一种线性电阻。关系式(1)仅在像素的输出节点电平处，也就是说，在晶体管T2的源极电平处是正确的。但是，当这个电压是位于列尾或读出电路S的输入时，它会被一种欧姆移位所破坏，该欧姆移位与晶体管T3的电阻和沿列Col将所选像素与读出电路S间隔开的像素数量n有关。数量n与矩阵所读像素的位置对应。更精确地讲，电压Vs可表示为：Vs＝Vp–VT–K–Ix(R(T3)+nxR_pix)(2)欧姆移位是很麻烦的，因为它取决于被读取像素的位置，因此，向读取光电二极管的电压Vp引入了可变的偏移。一个解决方案是通过增加形成列Col导线的轨道宽度来降低列Col的线性电阻值R_pix。然而，这种解决方案呈现出几个缺点。轨道宽度的增加，占用了一些用于产生矩阵的衬底的表面面积，因此，减少了每个像素中用于光检测的有用表面面积。轨道宽度的增加还增大了它们的电容。现在，列电压在对每一个新行寻址时变化，因为它在每一行表示对应像素的照明度。因此，列电容的增加使得在每次行变化时馈入(或提取)更多电荷成为必要。电流的这种增大导致了欧姆电压降的增加，从而降低了最初所追求的效果。最终，这一点通过功耗的增加或读取速度的限制而得到证明。因此，这样带有三个晶体管的像素结构在大尺寸矩阵方面存在局限性，其中列电容和列电阻都很大。这些矩阵不能被迅速读取。另一种解决方案是例如通过额外的晶体管，用每个像素中设置的电流源替换一列共用的电流源(如专利申请No.WO2009/043887中所描述的)。输出列Col导线不再具有为跟随器级输送偏置电流的作用。它仅被用作观察像素输出电压的装置。它在零电流下工作，在每次换行时必然引起外部的电流变化，以建立新的电压值。这些变化结束时，列导线上的电流为零，这些列在整个长度上电压相同，特别是在列尾处的电压(确实表示像素的电压)没有发生偏移。因此线性电阻R_pix不再会沿列导线引起任何电压降。然而，该解决方案也存在缺陷：由于向每个像素中引入电流源晶体管，因此在该晶体管的栅极和源极需要相应的控制电压。栅极电压在矩阵上的分布，而没有任何欧姆电压降，这是因为没有相应的功耗。但源极电压的分布会发生欧姆电压降，因为它必须为跟随器晶体管T2产生偏置电流。对于每个像素来说，额外晶体管的源极电压会根据传输该电压的导线的线性电阻而互相不同。栅极和源极之间的电势差定义了为了偏置每个跟随器晶体管T2而由这些晶体管传送的电流值。因此，这些像素间偏置电流的差异使得输出信号产生偏差(如在具有三个晶体管的像素中那样)。通过将额外晶体管的源极和漏极之间的电势差对所有像素保持恒定可以缓解这一缺陷。为了这个目的，可以通过将其栅极连接到一个横向电阻棒来在它们上产生和电流源晶体管源极上存在的相同电压降，这样就再现了与专利申请FR2921788中所述的额外晶体管的源极上相同的电压降。电阻棒连接到一列的额外晶体管的所有栅极，并在棒的末端被供以高低两个电压之间的电压。该解决方案运行良好，但是要落实到位，并进行试点却相当复杂，因为为了偏置横向电阻棒需要有两个电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.29 FR 10578481.一种成像装置，包括像素的矩阵、至少一个数据导线(Col_b)和电子电流发生器(T4)，所述数据导线(Col_b)能够连接到成行组织的矩阵中的几个像素，并使得能够依次传输分别由一行像素中的每一个输送的信号，所述电子电流发生器(T4)为几个像素供电，所述矩阵中的像素中的每一个包括：·晶体管(T2)，在称为像素的节点的晶体管的端点之一处，输送由相关像素输送的信号，在所述晶体管中能够有从所述电子电流发生器(T4)产生的偏置电流，·以及第一电子开关(T3b)，使得能够根据像素的选择信号(Phi_line)将所述像素的节点连接到与所述像素相关联的数据导线(Col_b)，其特征在于，所述矩阵中的每个像素还包括与所述第一电子开关(T3b)不同的第二电子开关(T3a)，所述第二电子开关连接到所述像素的节点，并能够根据所述像素的选择信号(Phi_line)使所述电子电流发生器(T4)产生的电流在所述晶体管中流动，所述装置包括连...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿克斯，JL·马丁，A·佩泽拉，
申请(专利权)人：原子能和辅助替代能源委员会，特里赛尔公司，
类型：
国别省市：