[发明专利]具有多个放大器晶体管的高动态范围像素

权利要求书

1.一种供在高动态范围图像传感器中使用的像素单元，其包括：

光电二极管，其安置于半导体材料中以响应于入射于所述光电二极管上的光而积累电荷；

传送晶体管，其安置于所述半导体材料中，所述传送晶体管耦合于浮动扩散部与所述光电二极管之间；

第一放大器晶体管，其安置于所述半导体材料中，所述第一放大器晶体管具有耦合到所述浮动扩散部的栅极端子及经耦合以产生所述像素单元的第一输出信号的源极端子；及

第二放大器晶体管，其安置于所述半导体材料中，所述第二放大器晶体管具有耦合到所述浮动扩散部的栅极端子及经耦合以产生所述像素单元的第二输出信号的源极端子。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述第一放大器晶体管具有第一阈值电压及第一增益，其中所述第二放大器晶体管具有第二阈值电压及第二增益，其中所述第一阈值电压不同于所述第二阈值电压且所述第一增益不同于所述第二增益，使得所述第一放大器晶体管与所述第二放大器晶体管具有不同的对入射于所述光电二极管上的所述光的强度的敏感度。

3.根据权利要求2所述的像素单元，其中在入射于所述光电二极管上的所述光的较低光强度条件期间，所述第一放大器晶体管及所述第二放大器晶体管两者经耦合以实质上接通，且其中在入射于所述光电二极管上的所述光的较高光强度条件期间，所述第一放大器晶体管及所述第二放大器晶体管中的一者经耦合以实质上接通且所述第一放大器晶体管及所述第二放大器晶体管中的另一者经耦合以实质上关断。

4.根据权利要求2所述的像素单元，其中所述第一放大器晶体管的沟道区域具有第一掺杂浓度且其中所述第二放大器晶体管的沟道区域具有第二掺杂浓度，其中所述第一掺杂浓度不同于所述第二掺杂浓度。

5.根据权利要求2所述的像素单元，其中所述第一放大器晶体管的所述栅极端子包括具有第一极性的半导体材料且其中所述第二放大器晶体管的所述栅极端子包括具有第二极性的半导体材料，其中所述第一极性为与所述第二极性相反的极性。

6.根据权利要求5所述的像素单元，其中所述第一极性及所述第二极性中的一者为n型极性，且所述第一极性及所述第二极性中的另一者为p型极性。

7.根据权利要求2所述的像素单元，其中所述像素单元的所述第一输出信号及所述第二输出信号各自为响应于入射于所述光电二极管上的所述光的放大信号的分量信号，其中针对入射于所述光电二极管上的较高强度的光，在所述放大信号中所述第一输出信号具有比所述第二输出信号大的权重，且其中针对入射于所述光电二极管上的较低强度的光，在所述放大信号中所述第二输出信号具有比所述第一输出信号大的权重。

8.根据权利要求1所述的像素单元，其进一步包括：

第一选择晶体管，其安置于所述半导体材料中，所述第一选择晶体管耦合于所述第一放大器晶体管与第一位线之间；及

第二选择晶体管，其安置于所述半导体材料中，所述第二选择晶体管耦合于所述第二放大器晶体管与第二位线之间。

9.根据权利要求1所述的像素单元，其进一步包括安置于所述半导体材料中的复位晶体管，所述复位晶体管耦合到所述浮动扩散部。

10.一种高动态范围成像系统，其包括：

像素阵列，其具有多个像素单元，其中所述多个像素单元中的每一者包含：

光电二极管，其安置于半导体材料中以响应于入射于所述光电二极管上的光而积累电荷；

传送晶体管，其安置于所述半导体材料中，所述传送晶体管耦合于浮动扩散部与所述光电二极管之间；

第一放大器晶体管，其安置于所述半导体材料中，所述第一放大器晶体管具有耦合到所述浮动扩散部的栅极端子及经耦合以产生所述像素单元的第一输出信号的源极端子；及

第二放大器晶体管，其安置于所述半导体材料中，所述第二放大器晶体管具有耦合到所述浮动扩散部的栅极端子及经耦合以产生所述像素单元的第二输出信号的源极端子；

控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述多个像素单元中的每一者读出所述第一输出信号及所述第二输出信号。