增益改变方法、可变增益光电转换器件、可变增益光电转换单元、可变增益光电转换阵列、读出方法以及电路

摘要

动态范围的扩张在被设计为具有大增益的传统放大光电转换器件中是困难的，这是由于电流超过利用用于高输入光强度的设计规则获得的晶体管的接近最小尺寸的电容。此外，在传统光电转换器件等中，用于在器件级处实时改变电信号输出的技术对具有高对比度的观察目标或图像的实时导入来说以及对局部区域的实时可视化来说必要。为了解决该问题，本发明提供了在其中组合了放大光电转换器件和场效应晶体管的增益改变方法、可变增益光电转换器件、光电转换单元、光电转换阵列、其读出方法、以及其电路。通过该手段，实时改变输出电信号的增益和所捕获的图像的局部区域的可视化以及光学检测的动态范围扩张直到11位成为可能。

主权项

一种改变放大光电转换器件、放大光电转换单元或放大光电转换阵列的增益的方法，其特征在于，所述放大光电转换器件、放大光电转换单元或放大光电转换阵列包括：放大光电转换部分，包括光电转换元件和一个或多个晶体管，其中所述晶体管具有集电极、基极和发射极；以及第一场效应晶体管，具有第一源极、第一漏极和第一栅极，所述光电转换元件连接至从所述一个或多个晶体管中选择的晶体管的基极，所述光电转换元件是将光强度或光波长的光输入信息光电转换为电流、电荷、电压或电阻变化的电量的器件，所述一个或多个晶体管的集电极中的至少一个是第一输出部，所述一个或多个晶体管的发射极中的一个是第二输出部，所述一个或多个晶体管的除第二输出部以外的其他发射极，连接至除基极连接有光电转换元件的所述选择的晶体管以外的所述一个或多个晶体管的基极，所述光电转换所产生的电量以由放大、或者转换且放大后的电流或电荷形成的电信号的形式，从所述第一输出部或第二输出部获得，所述方法在所述放大光电转换器件、放大光电转换单元或放大光电转换阵列中，在所述一个或多个晶体管的任意基极或发射极之间，连接有所述第一源极和第一漏极，通过对所述第一栅极施加增益控制电势，改变了从所述第一输出部或所述第二输出部获得的所述电信号的增益。