[发明专利]具有从感测元件读出的电流的电容式指纹感测装置

权利要求书

1.一种用于感测手指的指纹图案的电容式指纹感测装置，所述电容式指纹感测装置包括：

多个感测元件，其中，每个感测元件包括：

保护性介电顶层，其要被所述手指触碰；

导电感测结构，其被布置在所述顶层之下；

电荷放大器，其连接到所述导电感测结构，用于提供表示所述导电感测结构所携带的电荷的变化的感测电压信号，所述电荷的变化由所述手指与所述导电感测结构之间的电位差的变化产生，所述电荷放大器包括：

第一输入端，其连接到所述导电感测结构；

第二输入端；

输出端，用于提供所述感测电压信号；

反馈电容器，其连接在所述第一输入端与所述输出端之间；以及

至少一个放大器级，其位于所述第一输入端和所述第二输入端与所述输出端之间；以及

电压电流转换器，用于将所述感测电压信号转换成表示所述导电感测结构所携带的电荷的变化的感测电流信号，

其中，所述电容式指纹感测装置进一步包括：读出电路，其连接到包括在所述感测元件中的每一个中的所述电压电流转换器，用于从多个感测元件中接收所述感测电流信号，并且基于所述感测电流信号来提供所述指纹图案的表示。

2.如权利要求1所述的电容式指纹感测装置，进一步包括：

激励信号提供电路，用于向所述手指和所述导电感测结构中的至少一个提供时变激励信号，以便提供所述手指与所述导电感测结构之间的电位差的变化。

3.如权利要求1或2所述的电容式指纹感测装置，其中，所述读出电路包括至少一个电流电压转换器。

4.如权利要求3所述的电容式指纹感测装置，其中，所述电流电压转换器包括跨阻抗放大器。

5.如权利要求4所述的电容式指纹感测装置，其中，包括在所述跨阻抗放大器中的反馈元件由MOS晶体管构成。

6.如权利要求2所述的电容式指纹感测装置，其中：

所述电荷放大器被配置成使得所述第一输入端处的电位基本跟随所述第二输入端处的电位；以及

所述激励信号提供电路连接到所述电荷放大器的第二输入端，用于将正向输入端处的电位从第一电位改变到第二电位，从而改变所述导电感测结构的电位，因此提供所述手指与所述导电感测结构之间的电位差的变化。

7.如权利要求6所述的电容式指纹感测装置，其中，包括在所述电荷放大器中的放大器级包括：感测晶体管，其具有构成所述第一输入端的栅极，

其中，所述感测晶体管形成在半导体基板中的阱中，所述阱与所述基板之间的界面被配置成使得可以防止电流在所述阱与所述基板之间流动，

其中，所述激励信号提供电路连接到所述阱，用于将所述阱的电位从第三电位改变到第四电位，所述第三电位与所述第四电位之间的差基本等于所述第一电位与所述第二电位之间的差，从而减少所述导电感测结构与所述阱之间的寄生电容的影响。

8.如权利要求7所述的电容式指纹感测装置，进一步包括：

屏蔽结构，其被布置在所述导电感测结构与所述基板之间，

其中，所述激励信号提供电路进一步连接到所述屏蔽板，并且被配置成将所述屏蔽板的电位从第五电位改变到第六电位，所述第五电位与所述第六电位之间的差基本等于所述第一电位与所述第二电位之间的差。

9.如权利要求2所述的电容式指纹感测装置，其中，所述感测元件中的每一个包括：

定时电路，其连接到所述激励信号提供电路，所述定时电路用于：

在第一激励过渡时间处，向所述激励信号提供电路提供第一激励控制信号，以便触发所述电位差的第一变化；以及

在第二激励过渡时间处，向所述激励信号提供电路提供第二激励控制信号，以便触发所述电位差的第二变化。

10.如权利要求1或2所述的电容式指纹感测装置，其中，所述感测元件中的每一个进一步包括：

复位电路，其是可控的以使所述反馈电容器放电；以及

定时电路，其连接到所述复位电路，用于将所述复位电路控制在复位状态与测量准备状态之间，其中，在所述复位状态下，所述反馈电容器被放电，在所述测量准备状态下，所述反馈电容器可以被充电，以允许测量所述导电感测结构所携带的电荷的变化。