[发明专利]有源像素电路、图像传感器和电子设备

说明书

本发明提供了一种有源像素电路、图像传感器和电子设备，所述有源像素电路具有光电二极管以及至少三个MOS晶体管，其中，至少一个MOS晶体管作为传输晶体管，至少另一个MOS晶体管作为复位晶体管，至少又一个MOS晶体管作为其它晶体管，所述传输晶体管不仅阈值电压高于所述其它MOS晶体管，而且工作电压下的关态漏电流低于所述其它MOS晶体管，由此可以利用传输晶体管高阈值、低漏电的特性，来降低光电二极管存储失真和信号的读取失真，以降低有源像素电路的读取噪声和功耗，同时利用所述其它MOS晶体管低阈值、高漏电(即导通电流大)的特性，来提高有源像素电路的读取速度。

技术领域

本发明涉及有源像素图像传感器技术领域，特别涉及一种有源像素电路、图像传感器和电子设备。

背景技术

CMOS图像传感器分为无源像素(Passive Pixel Sensor)和有源像素(ActivePixel Sensor)图像传感器。无源像素图像传感器包含一个PN结光电二极管和一个行选择晶体管，结构简单，填充因子高，量子效率高，但读取噪声大，不适用于高速读取或者高成像需要的应用；有源像素图像传感器包含两个及以上的晶体管(例如复位管、源级跟随管、传输管、行选择管等)和一个光电二极管，可以应用相关双采样(Correlated-doubleSampling)方式降低读取噪声，而成为目前大规模商用图像传感器的主流技术。

由于有源像素图像传感器中的晶体管数量较多，仅仅因晶体管尺寸略有不同，就会导致读取噪声与电路的高速度需求不匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有源像素电路、图像传感器和电子设备，改善其读取噪声和电路读取速度，提供其性能。

为实现上述目的，本发明提供一种有源像素电路，具有光电二极管以及至少三个MOS晶体管，至少一个所述MOS晶体管作为传输晶体管，至少另一个所述MOS晶体管作为复位晶体管，至少又一个作为其它晶体管，所述传输晶体管连接所述光电二极管并用于传输所述光电二极管的光电信号，所述复位晶体管连接相应的所述传输晶体管用于输出所述光电信号的一端，并用于对所述有源像素电路复位，其特征在于，各个所述传输晶体管的阈值电压高于各个所述其它MOS晶体管的阈值电压，各个所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流小于各个所述其它MOS晶体管工作电压下的关态漏电流。

可选地，各个所述复位晶体管的阈值电压高于各个所述其它MOS晶体管的阈值电压，各个所述复位晶体管工作电压下的关态漏电流小于各个所述其它MOS晶体管工作电压下的关态漏电流；或者，各个所述复位晶体管的阈值电压均小于各个所述传输晶体管的阈值电压，各所述复位晶体管工作电压下的关态漏电流大于各个所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流。

可选地，各个所述其它MOS晶体管中的至少一个作为源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管连接相应的所述传输晶体管用于输出所述信号的一端，用于缓冲所述传输晶体管输出的信号；和/或，各个所述其它MOS晶体管中的至少另一个作为行选择晶体管，连接所述源极跟随晶体管并使得所述源极跟随晶体管输出的信号被读出。

可选地，所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源极跟随晶体管和所述行选择晶体管均为NMOS晶体管或者均为PMOS晶体管。

可选地，所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源极跟随晶体管和所述行选择晶体管的工作电压均在1.62V～3.7V之间。

可选地，所述有源像素电路还包括浮置扩散区，所述浮置扩散区连接所述传输晶体管用于输出信号的一端，并用于根据所述传输晶体管输出的电荷量，感生出相应的电压信号。

可选地，所述传输晶体管的阈值电压介于0.4V～1.0V。

可选地，各个所述其它MOS晶体管的阈值电压介于0.2V～0.8V。

可选地，所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流为0.1pA/μm～0.1nA/μm。