[发明专利]固态成像元件和电子装置

说明书

本发明使过度偏置成为用于检测光的装置中的适当值。该固态成像元件配备有光电二极管、电阻器和控制电路。在该固态成像元件中，光电二极管对入射光进行光电转换，并输出光电流。此外，在固态成像元件中，电阻器连接到光电二极管的阴极。另外，在固态成像元件中，当光电流流入电阻器时，阴极的电位越高，控制电路提供给光电二极管阳极的电位越低。

技术领域

本技术涉及一种固态图像传感器和一种电子装置。具体地，本技术涉及一种使用光电二极管检测光的固态图像传感器。

背景技术

传统上，在具有距离测量功能的电子装置中，称为飞行时间(ToF)方法的距离测量方法是已知的。该ToF方法是通过用来自电子装置的照射光照射对象并获得直到照射光反射并返回到电子装置的往返时间来测量距离的方法。例如，已经提出了使用单光子雪崩二极管(SPAD)检测反射光的ToF型相机(例如，参见非专利文献1)。SPAD是一种光电二极管，其中，通过放大光电流来提高灵敏度。

在此处，SPAD用于盖革模式，对某一电压或更高电压施加反向偏置。在盖革模式下，执行控制，以保持上拉，以在阳极侧通过电源施加恒定电位，在阴极侧施加电阻或恒定电流。然后，当检测到光时，由于碰撞电离，阳极-阴极电压降低到击穿电压，并且SPAD从高阻抗状态转变到低阻抗状态。固态图像传感器可以通过检测当时阴极电位的变化来产生ToF数据。当阳极-阴极电压降低到击穿电压时，SPAD再次变为高阻抗，当SPAD变为高阻抗时，SPAD通过上拉再次转变到盖革模式。在这种固态图像传感器中，像素特性由过度偏置决定。在此处，过度偏置是通过在盖革模式下从阳极-阴极电压中减去击穿电压而获得的值。

引用列表

非专利文献

非专利文献1：Larry Li，“Time-of-Flight Camera-An Introduction”，德州仪器，技术白皮书SLOA190B，2014年1月，2014年5月修订

发明内容

本发明要解决的问题

在上述传统技术中，使用了高度灵敏的雪崩光电二极管，因此甚至可以检测到微弱的反射光。然而，过度偏置可能由于击穿电压和温度的变化而波动。结果，过度偏置可能变得太小，光电二极管的灵敏度可能降低，相反，过度偏置可能变得太大，暗电流噪声可能增加。为了抑制由于击穿电压等的变化引起的过度偏置的波动，操作者可以对每个产品进行调整，但是这增加了劳动。因此，在上述传统技术中，难以抑制由于击穿电压等的变化引起的过度偏置的波动。

考虑到这种情况而提出本技术，并且本技术的目的是将光检测装置中的过度偏置控制到适当的值。

问题的解决方案

已经提出本技术来解决上述问题，并且本技术的第一方面是一种固态图像传感器，包括：光电二极管，其被配置为光电转换入射光并输出光电流；电阻器，其连接到光电二极管的阴极；以及控制电路，其被配置为当光电流流过电阻器时阴极的电位越高，向光电二极管的阳极提供越低的电位。上述配置发挥了当光电流流过电阻器时的阴极的电位越高，向光电二极管的阳极提供越低的电位的效果，从而将过量偏置控制为适当的值。

此外，在第一方面，还可以包括检测电路，其被配置为检测光电流流过电阻器时的阴极的电位，并将检测到的电位提供给控制电路。上述配置发挥了检测光电流流动时的阴极电位的效果。

此外，在第一方面，所述电阻器和光电二极管可以设置在多个像素电路的每一个中，所述多个像素电路的各个阴极可以共同连接到检测电路，并且所述检测电路可以检测光电流流过电阻器时的阴极的各个电位的最小值。上述配置发挥了根据光电二极管的阴极的相应电位的最小值向阳极提供电位的效果。

此外，在第一方面，还可以包括可变电容器，其连接到阴极。上述配置发挥了通过可变电容器减小阴极电位误差的效果。