[实用新型]一种背照式电荷域相关双采样全局快门图像传感器像素

说明书

本实用新型公开了一种背照式电荷域相关双采样全局快门图像传感器像素，包括：用于感测光信号的光电二极管、用于暂时存储光电二极管中产生电荷的电荷存储单元、辅助电荷存储单元和浮置扩散区；所述电荷存储单元和浮置扩散区之间设置有用于控制电荷从电荷存储单元往浮置扩散区转移的第二传输晶体管，所述光电二极管和电荷存储单元之间设置有用于控制电荷从光电二极管往电荷存储单元转移的第三传输晶体管。本实用新型通过增加设计辅助电荷存储单元，使得该辅助电荷存储单元里面存储的电荷的数量的改变量同电荷存储单元里面存储的电荷的数量的改变量相当，通过该方式，可有效提高传感器的全局快门效率。

技术领域

本实用新型涉及图像成像技术，尤其涉及一种背照式电荷域相关双采样全局快门图像传感器像素。

背景技术

图像传感器在消费、工业、汽车等领域有广泛应用。全局快门(GS)图像传感器的所有像素在成像时同时开始和结束感光，可以获得高清晰度、低畸变的图像，一般应用于对移动物体拍摄。

提高图像传感器的成像质量可以通过提高像素的感光能力和降低像素的读出噪声来实现。一种提高像素感光能力的方式是使用背照式(BSI)技术，即使入射光从芯片的背面照射进芯片的感光区域。一种降低像素的读出噪声的方式是使用电荷域相关双采样技术，即在像素内的电荷存储单元中暂时存储感光区域中产生的光生电荷，通过像素和像素外的相关双采样(CDS)电路协同工作，利用电荷的完全转移来消除像素的复位噪声。

对于全局快门(GS)图像传感器而言，全局快门效率(GSE)衡量一段时间里感光区域中产生的电荷的数量同电荷存储单元由于自身感光性而产生的电荷的数量的比例。同时使用上述背照式技术和电荷域相关双采样技术，会导致传感器的全局快门效率过低：即使进行了某种光学屏蔽，从背面照射进芯片的入射光依然会不可避免地照射到电荷存储单元中。这样，在等待电荷被读出的一段时间里，电荷存储单元里面存储的电荷数量会因为其自身的感光性而改变，引入读出误差，降低传感器的全局快门效率。

过低的全局快门效率限制了上述背照式技术和电荷域相关双采样技术的结合，进而也限制了全局快门图像传感器的成像质量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种背照式电荷域相关双采样全局快门图像传感器像素。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种背照式电荷域相关双采样全局快门图像传感器像素，包括：

用于感测光信号的光电二极管、用于暂时存储光电二极管中产生电荷的电荷存储单元、用于同步电荷存储单元中存储的电荷的数量的改变量的辅助电荷存储单元和浮置扩散区；所述辅助电荷存储单元和浮置扩散区FD之间设置有用于控制电荷从辅助电荷存储单元CSEA往浮置扩散区FD转移的第一传输晶体管、所述电荷存储单元和浮置扩散区FD之间设置有用于控制电荷从电荷存储单元往浮置扩散区FD转移的第二传输晶体管、所述光电二极管和电荷存储单元CSE1之间设置有用于控制电荷从光电二极管往电荷存储单元转移的第三传输晶体管。

按上述方案，所述图像传感器像素还包括用于复位浮置扩散区的复位晶体管和用于读出浮置扩散区电压的信号放大电路。

按上述方案，所述图像传感器像素还包括像素电源VDD以及位于光电二极管PD1和像素电源VDD之间用于控制电荷从光电二极管PD1往像素电源VDD转移的传输晶体管。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型通过增加设计辅助电荷存储单元，使得该辅助电荷存储单元里面存储的电荷的数量的改变量同电荷存储单元里面存储的电荷的数量的改变量相当。两个改变量相减的结果体现了从感光区域转移至电荷存储单元中的电荷的实际数量。通过该方式，可提高传感器的全局快门效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：