发明名称 用于具有高速列重置之成像阵列之低杂讯主动像素感测器
摘要 一种主动像素感测器电路系包含一个光检测器、一个作用为在信号读出期间作为源极随耦放大器的驱动器之第一MOS电晶体、一个作为像素读出电晶体之第二MOS电晶体、一个作为光检测器的重置电晶体之第三MOS电晶体、以及一个重置杂讯的消除电路,该重置杂讯的消除电路系包含一个第四MOS电晶体、第一与第二电容、以及一个具有增益为该第一比上第二电容之比率的指定倍数之放大器。该第一电容系与该光检测器并联。该放大器在不须做相关双重取样之下,降低了由重置该光检测器所引起的重置杂讯。
申请公布号 TW428324 申请公布日期 2001.04.01
申请号 TW088116918 申请日期 1999.10.01
申请人 寇纳桑系统公司 发明人 列斯特J.科兹洛斯基;大卫L.史丹利
分类号 H01L27/14;H04N5/335 主分类号 H01L27/14
代理机构 代理人 林镒珠 台北市长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种主动像素电路,其系具有一个光检测器、一 个源极随耦驱动器的电晶体、一个列选择电晶体 、一个重置电晶体、以及一个第四电晶体,此电路 系包括: 一个与该光检测器并联之第一电容器;以及 一个连接在该重置电晶体与该第四电晶体之间的 第二电容器。2.如申请专利范围第1项之电路,其更 包括一个连接在该列选择电晶体与该第四电晶体 之间的回授放大器,其中该放大器的增益系等于一 个线性衰减因数之倒数的一个指定倍数。3.如申 请专利范围第2项之电路,其中该线性衰减因数之 倒数系为该第一电容器之値对该第二电容器之値 的比率。4.如申请专利范围第3项之电路,其中该回 授放大器系降低由重置该光检测器所引起的重置 杂讯。5.如申请专利范围第4项之电路,其更包括一 个连接在一个由该第四电晶体与该第二电容器所 形成的节点、以及一个电路接地之间的第三电容 器。6.一种主动像素感测器电路,其系包括: (a)一个具有一个节点的光检测器元件; (b)一个具有一连接至该节点的控制接脚以及第二 与第三接脚的第一电晶体,该第三接脚系连接至一 个电源电压; (c)一个具有一控制接脚以及第四与第五接脚的第 二电晶体,该第四接脚系连接至该第一电晶体的第 二接脚; (d)一个具有一控制接脚以及第六与第七接脚的第 三电晶体,该第七接脚系连接至一个重置电压源; (e)一个具有一控制接脚以及第八与第九接脚的第 四电晶体; (f)一个与该光检测器并联之第一电容;以及 (g)一个形成在该第八接脚与第六接脚之间的第二 电容。7.如申请专利范围第6项之电路,其更包含一 个具有一连接至该第九接脚的输出之放大器,该放 大器系具有一个等于该第一电容对该第二电容的 比率之一个指定倍数的增益。8.如申请专利范围 第7项之电路,其中该回授放大器系降低由重置该 光检测器所引起的重置杂讯。9.如申请专利范围 第8项之电路,其中该第一、第二、第三以及第四 电晶体每个均系由一个MOSFET所构成。10.如申请专 利范围第9项之电路,其中各个该MOSFET均系以CMOS加 以制成。11.如申请专利范围第9项之电路,其中该 光检测器系包括一个基板二极体,其金属矽化物的 部分系被移除。12.如申请专利范围第6项之电路, 其中该第二电容系包括一个该节点与该二极体的 内连线层之重叠部分。13.如申请专利范围第6项之 电路,其中该第二电容系包括一个重叠一第二内连 线层之第一内连线层。14.如申请专利范围第13项 之电路,其中该第二内连线层系为一光二极体的内 连线层。15.如申请专利范围第9项之电路,其中该 光检测器系由一个p型基板内的n在p之上的光二极 体接面所构成。16.如申请专利范围第9项之电路, 其中该光检测器系由一个n型基板内的p在n之上的 光二极体接面所构成。17.如申请专利范围第6项之 电路,其系包括一个形成在该第八接脚与第六接脚 之间的第三电容。18.一种用于在一具有一个光检 测器、一个源极随耦驱动器的MOS电晶体、一个列 选择MOS电晶体、一个重置MOS电晶体、一个第四MOS 电晶体、以及第一与第二电容的主动像素电路中 降低重置杂讯之方法,该第一电容系与该光检测器 并联,此方法系包括: 配置该第一与第二电容以施加该第一与第二电容 値的比率至第一与第二电容中之一电容上的电压; 读出在该光检测器之上的电压; 重置该光检测器;并且 藉由施加一个为该比率之倒数的一个指定倍数之 增益,以产生一个用于供应到该第四电晶体的杂讯 消除信号,来消除由重置该光检测器所产生之重置 杂讯。19.如申请专利范围第18项之方法,其中读出 在该光检测器之上的电压之步骤系包含关断该重 置MOS电晶体并且导通该列选择MOS电晶体之步骤。 20.如申请专利范围第19项之方法,其中重置该光检 测器之步骤系包含完全致能该重置MOS电晶体之步 骤。21.如申请专利范围第19项之方法,其中读出该 电压之步骤更包含将一个回授放大器规划至一个 被选择来提供对于最佳的成像所要的信号灵敏度 之增益的步骤。22.如申请专利范围第18项之方法, 其中消除重置杂讯之步骤系包含设定一个回授放 大器的增益等于该比率之倒数的一个指定倍数之 步骤。23.如申请专利范围第22项之方法,其中读出 该电压之步骤更包含将该回授放大器规划至一个 被选择来提供对于最佳的成像所要的信号灵敏度 之增益的步骤。24.如申请专利范围第22项之方法, 其中消除重置杂讯之步骤更包括致能该第四电晶 体以闭合一个回授回圈至该第一电容的步骤,该回 授回圈系包含该回授放大器。25.如申请专利范围 第24项之方法,其中该第二电容系提供一个标称化 信号至该光二极体之积分节点。26.如申请专利范 围第25项之方法,其更包含消除由该回授放大器所 产生的偏移之步骤。27.一种用于在一包含一个具 有一个节点的光检测器且更包括第一、第二、第 三以及第四电晶体的成像器像素中改良效能之方 法,其系包括: 产生一个与该光检测器并联之第一电容; 在该像素中、相邻该节点处产生一个第二电容,该 第一与第二电容系具有一个比率;并且 利用一具有一个为该比率的一个指定倍数之增益 的放大器,以消除因为重置该光检测器所引起的重 置杂讯。28.如申请专利范围第27项之方法,其中该 第一、第二、第三以及第四电晶体系由MOSFET电晶 体所构成。29.一种成像器像素,其系包括: 一个光检测器; 一个与该光检测器并联之第一电容; 一个与该光检测器相邻之第二电容,其被连接以提 供一个在该第一电容之上的电压至该光检测器,而 将该电压乘上该第二电容对该第一电容之比率; 一个作用为在信号读出期间的源极随耦放大器之 驱动器的第一电晶体机构; 用于控制信号读出的第二电晶体机构; 用于当作一个重置开关之第三电晶体机构;以及 用于转移一个电压至该第一电容之第四电晶体机 构。30.如申请专利范围第29项之成像器像素,其更 包含一个用于产生该电压之回授电路。31.如申请 专利范围第30项之成像器像素,其中该回授电路系 包含一个具有一个为该比率的一个指定倍数之增 益的放大器。图式简单说明: 第一图是说明使用于习知技术的主动像素成像感 测器中之具有每个检测器一个源极随耦器之放大 器系统的概要电路图; 第二图是说明本发明之较佳实施例的低杂讯主动 像素之概要电路图; 第三图是说明在偏移消除的回授期间中该较佳实 施例的低杂讯主动像素之概要电路图; 第四图是说明在偏移消除的回授期间中本发明之 另一实施例的低杂讯主动像素之概要电路图; 第五图系显示较佳实施例的代表性之时序图;并且 第六图是另一实施例的代表性之时序图。
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