[发明专利]一种基于忆阻器的像元电路和图像传感器

说明书

本发明公开的一种基于忆阻器的像元电路，包括光电二极管、忆阻器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管，所述第一MOS管用于对光电二极管进行复位，所述第四MOS管和第五MOS管用于对忆阻器进行初始化控制，所述第三MOS管和第六MOS管用于对忆阻器进行写入控制；所述光电二极管曝光产生的电荷被第三MOS管和第六MOS管写入至所述忆阻器中，所述忆阻器的阻值用于反应光电二极管曝光产生的电荷量。本发明提供的一种基于忆阻器的像元电路，可有效减小像元面积，提高像元填充率；由于忆阻器具有掉电阻值不变的特点，使得图像传感器在电源关闭后可存储最后一帧图像，在重新通电后还可以复现掉电前的图像。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，具体涉及一种基于忆阻器的像元电路和图像传感器。

背景技术

全局曝光CMOS图像传感器由于在拍摄时使用全局曝光(所有像素单元同时曝光)的方式，具有拍摄速度快，图像无拖影的特点，在高速拍摄领域获得了广泛应用。

现有的全局曝光CMOS图像传感器的像元在全局曝光后是将信号电压存储在每个像元内部的电容上。像元电路中包含存储电容，存储信号的机理是Q＝CV，即通过电容存储电荷实现，包含电容的像元面积一般较大，像素电路的占空比较低，并且在信号读出时，需要依次读出两个信号(RESET信号和SIGNAL信号)，电路较复杂。同时，现有的图像传感器电路在断电时，无法保存正在读出的信号，从而造成曝光信号的缺失。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于忆阻器的像元电路，可有效减小像元面积，提高像元填充率；由于忆阻器具有掉电阻值不变的特点，使得图像传感器在电源关闭后可存储最后一帧图像，在重新通电后还可以复现掉电前的图像。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于忆阻器的像元电路，包括光电二极管、忆阻器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管，所述第一MOS管用于对光电二极管进行复位，所述第四MOS管和第五MOS管用于对忆阻器进行初始化控制，所述第三MOS管和第六MOS管用于对忆阻器进行写入控制；

其中，所述忆阻器的一端通过第二MOS管连接光电二极管，另一端连接像元电路的输出端口，所述光电二极管曝光产生的电荷被第三MOS管和第六MOS管写入至所述忆阻器中，所述忆阻器的阻值用于反应光电二极管曝光产生的电荷量。

进一步地，所述第四MOS管的源极连接电源负极，漏极连接忆阻器的一端；所述第五MOS管的漏极连接电源正极，源极连接忆阻器的另一端；所述第三MOS管的源极连接第二MOS管，漏极连接忆阻器的一端；所述第六MOS管的源极连接电源负极，漏极连接忆阻器的另一端。

进一步地，所述光电二极管的阳极连接电源负极；

所述第一MOS管栅极连接RST控制信号，漏极连接电源正极，源极连接所述第二MOS管的栅极以及光电二极管的阴极；

所述第二MOS管漏极连接电源正极，源极连接所述第三MOS管源极；

所述第三MOS管栅极连接S1控制信号，漏极连接第四MOS管漏极以及忆阻器的一端；

所述第四MOS管栅极连接S2控制信号，源极连接电源负极；

所述第五MOS管栅极连接S3控制信号，漏极连接电源正极，源极连接忆阻器的另一端以及第六MOS管漏极，且第五MOS管源极作为该像元电路的输出端口；

第六MOS管栅极连接S4控制信号，源极连接电源负极。

进一步地，当所述RST控制信号、S2控制信号和S3控制信号由低电平变为高电平时，所述第一MOS管、第四MOS管、第五MOS管导通，其中，第一MOS管对光电二极管进行复位，第四MOS管和第五MOS管对忆阻器进行初始化控制；