电路、图像传感器、数字摄像机和用于操作像素的方法

摘要

提出一种用于图像传感器的电路以及使用该电路的图像感测系统。该电路包括具有浮置栅极、控制栅极、漏极和源极的浮栅半导体器件。该电路还采用光敏半导体器件，其被放置以便对来自图像的电磁辐射曝光。像素控制电路与这些部件连接，用于指示浮栅半导体器件和光敏半导体器件进入多种控制模式。该控制模式可以包括擦除模式和曝光模式。在擦除模式中，电荷的至少一部分被从浮置栅极移除，以将浮栅半导体器件置于初始化状态。在曝光模式下，至少部分地与光敏半导体器件的端子处的电压对应地对所述浮置栅极充电。所述光敏半导体器件的端子处的所述电压与所述光敏半导体器件对于来自图像的电磁辐射的曝光相对应。该像素控制电路还可以指示浮栅半导体器件和光敏半导体器件进入更多模式，包括读取模式和数据保持模式。在读取模式中，浮栅半导体器件的源极和漏极之间的电流被检测作为浮置栅极上电荷的指标。在数据保持模式中，尽管光敏半导体器件进一步地对来自图像的电磁辐射曝光，浮栅半导体器件的浮置栅极上的、在曝光模式期间获得的电荷仍被保持。该电路、以及一个或多个外围支持电路可以在单块衬底上实现，比如使用传统的CMOS制造工艺。

主权项

一种用于图像传感器中的电路，所述电路包括：浮栅半导体器件，所述浮栅半导体器件具有浮置栅极、控制栅极、漏极和源极；光敏半导体器件，所述光敏半导体器件被安置以便对来自图像的电磁辐射曝光；像素控制电路，所述像素控制电路被连接以用于指示所述浮栅半导体器件和所述光敏半导体器件的操作进入多种操作的控制模式；所述光敏半导体器件是具有阳极和阴极的光电二极管；所述像素控制电路包括：FET晶体管(160)，具有控制栅极(180)、连接至所述光电二极管的所述阴极(150)的漏极(170)、和连接至所述光电二极管的所述阳极(145)的源极(175)，所述FET晶体管的源极(175)和所述光电二极管的所述阳极(145)还连接至所述浮栅半导体器件(115)的所述控制栅极(135)；和二极管(165)，具有连接至所述浮栅半导体器件(115)的所述控制栅极(135)的阳极(181)；所述控制模式包括：擦除模式，在所述模式下，电荷的至少一部分被从所述浮置栅极移除，以将所述浮栅半导体器件置于初始化状态，曝光模式，在所述模式下，所述浮置栅极至少部分地响应于所述光敏半导体器件的端子处的电压而被充电，所述端子处的所述电压与所述光敏半导体器件对来自所述图像的所述电磁辐射的曝光相对应，数据保持模式，在所述模式下，尽管所述光敏半导体器件进一步对来自所述图像的所述电磁辐射曝光，在所述浮栅半导体器件的所述浮置栅极上的、在所述曝光模式期间获得的电荷仍被保持在其上，以及读取模式，在所述模式下，所述浮栅半导体器件的所述源极和漏极之间的电流被检测作为所述浮置栅极上的电荷的指标。