[实用新型]一种可随机读取的有源像素电路

说明书

本实用新型公开了一种可随机读取的有源像素电路，包括：光电二极管、第一晶体管、第二晶体管、第一电源以及第二电源；所述第一电源与所述第二晶体管的漏极连接且通过所述二极管与所述第一晶体管的漏极连接，所述第一晶体管的漏极与所述第一晶体管的栅极以及所述第二晶体管的顶栅连接，所述第一晶体管的源极接地，所述第二晶体管的底栅与所述第二电源连接，所述第二晶体管的源极为信号输出端。本实用新型使可随机读取有源像素传感器电路的输出电流与二极管的光电流呈幂函数关系，而达到电路的输出信号和光强呈类线性关系，因此传感器的灵敏度和动态响应范围能同时得到优化。

技术领域

本实用新型属于电路技术领域，具体涉及一种可随机读取的有源像素电路。

背景技术

传统的有源像素电路通常包含三个晶体管(重置开关晶体管Trst、源极跟随器Tsf和选择开关晶体管Tsel)和一个光电二极管。如果将重置开关晶体管Trst的栅极和漏极短接可以形成如图1的对数有源像素传感器(Logarithmic Active Pixel Sensor,Log.APS)。与普通的有源像素电路相比，Log.APS的输出信号随着光强的变化呈对数变化，因此具有更宽的动态响应范围，一般至少100dB以上。另外，Log.APS不需要对传感器进行重置，电路简单，像素填充因子更大，操作也更快，更简单。同时，Log.APS中每个像素是独立工作的且光电转换过程中不需要对光生电荷进行时间积分，所以在空间上和时间上可随机进行读取，空间上的随机读取性允许独立地读取和处理重要信号，使得传感器更加智能化，而时间上的可随机读取性则使得信号能更快速地被读取出来并进行处理，因此空间和时间的可随机读取性能使有效信号的读取速度更快。

但是，Log.APS像素内部的器件连接方式却使得输出信号随着光照强度的增加而减小，使得后端的信号读出和处理电路需要进行重新设计。而且，正是由于Log.APS输出与输入呈对数关系，所以传感器在弱光下的灵敏度比较低。最后，采用了三个晶体管的有源像素的设计也使得像素尺寸也难以进一步降低，进而影响到像素的灵敏度。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供了一种可随机读取有源像素传感器电路，其能提高可随机读取有源像素传感器电路的灵敏度和动态范围。

为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

一种可随机读取的有源像素电路，包括：光电二极管、第一晶体管、第二晶体管、第一电源以及第二电源；

所述第一电源与所述第二晶体管的漏极连接且通过所述二极管与所述第一晶体管的漏极连接，所述第一晶体管的漏极与所述第一晶体管的栅极以及所述第二晶体管的顶栅连接，所述第一晶体管的源极接地，所述第二晶体管的底栅与所述第二电源连接，所述第二晶体管的源极为信号输出端。

与现有技术相比，本电路的有益效果是：在Log.APS的基础上将源极跟随器和选择开关管这两个晶体管替换成一个晶体管，使传感器电路保留了Log.APS的随机读取性能的同时，又能让输出和输入呈类线性的关系，使得传感器的弱光照下的灵敏度和动态范围得到提高，并且像素中有源器件数量的减少，也提高了像素的开口率和填充因子。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一晶体管为单栅晶体管，所述第二晶体管为双栅晶体管。

作为本实用新型的进一步改进，所述光电二极管为n-i-p结构的二极管，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为n型半导体器件，所述第一电源与所述光电二极管的阴极连接，所述光电二极管的阳极与所述第一晶体管的漏极连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述光电二极管为p-i-n结构的二极管，所述第一晶体管、所述第二晶体管为p型半导体器件，所述第一电源与所述光电二极管的阳极连接，所述光电二极管的阴极与所述第一晶体管的漏极连接。

同时，本实用新型还提供了另一种可随机读取的有源像素电路，包括：光电二极管、第一晶体管、第二晶体管、第一电源以及第二电源；