[发明专利]全局快门像素单元及其信号采集方法和制造方法

权利要求书

1.一种全局快门像素单元，其特征在于，包括：

感光二极管，用于将接收的光信号转换为电信号；

信号读取电路，与所述感光二极管相连，用于先后读取所述全局快门像素单元的复位信号以及感光二极管信号；

信号保持电路，与所述信号读取电路相连，用于对所述复位信号和感光二极管信号进行采样，并依次输出所述复位信号以及所述复位信号与所述感光二极管信号的混合信号；其包括第一存储结构、第二存储结构和串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管连接所述信号读取电路的输出端，所述第一存储结构一端连接于所述第一开关管和第二开关管之间，另一端接地；所述第二存储结构一端连接所述第二开关管的输出端，另一端接地；

信号输出电路，与所述第二开关管的输出端相连，用于依次采样所述复位信号及所述混合信号并输出，其中所述复位信号与所述混合信号之差表征所述全局快门像素单元的信号；

其中，所述第一存储结构包括位于所述第一开关管的栅氧化层之下的第一N型重掺杂区及其下方的第一P型重掺杂区，所述第一N型重掺杂区与所述第一开关管的漏区相连，所述第一N型重掺杂区和第一P型重掺杂区形成第一PN结电容，所述第一N型重掺杂区和其上方的所述第一开关管的栅氧化层及多晶硅层形成与所述第一PN结电容并联的第一MOS电容；

所述第二存储结构包括位于所述第二开关管的栅氧化层之下的第二N型重掺杂区及其下方的第二P型重掺杂区，所述第二N型重掺杂区与所述第二开关管的漏区相连，所述第二N型重掺杂区和第二P型重掺杂区形成第二PN结电容，所述第二N型重掺杂区和其上方的所述第二开关管的栅氧化层及多晶硅层形成与所述第二PN结电容并联的第二MOS电容。

2.根据权利要求1所述的全局快门像素单元，其特征在于，所述第二开关管的源区与所述第一N型重掺杂区相连。

3.根据权利要求1或2所述的全局快门像素单元，所述信号读取电路包括传输管、悬浮节点、复位管、第一源跟随器和预充电管，所述传输管的漏极、所述第一源跟随器的栅极、所述复位管的源极连接于所述悬浮节点；所述预充电管的漏极与所述第一源跟随器的源极、所述信号保持电路的输入端相连、源极接地；所述复位管的漏极接复位电压，所述第一源跟随器的漏极接电源电压。

4.根据权利要求3所述的全局快门像素单元，其特征在于，所述信号输出电路包括第二源跟随器及行选通管，所述第二源跟随器的栅极连接所述信号保持电路的输出端、漏极连接电源电压、源极连接所述行选通管的源极；所述行选通管的栅极连接行选通信号，漏极作为所述全局快门像素单元的输出端。

5.根据权利要求4所述的全局快门像素单元，其特征在于，所述行选通管的漏极连接一第一尾电流，同时还通过一控制开关连接一第二尾电流。

6.一种如权利要求1所述的全局快门像素单元的信号采集方法，其特征在于，包括：

步骤S1：通过所述信号读取电路读取所述复位信号并使所述第一存储结构和第二存储结构采样所述复位信号；

步骤S2：关断所述第二开关管使所述第二存储结构保持所述复位信号；

步骤S3：通过所述信号读取电路读取所述感光二极管信号并使所述第一存储结构采样所述感光二极管信号；

步骤S4：关断所述第一开关管使所述第一存储结构保持所述感光二极管信号；

步骤S5：通过所述信号输出电路输出所述第二存储结构所保持的所述复位信号；

步骤S6：开启所述第二开关管，使所述第一存储结构所保持的感光二极管信号与所述第二存储结构所保持的复位信号混合而使所述第二存储结构保持经混合而成的所述混合信号；

步骤S7：通过所述信号输出电路输出所述第二存储结构所保持的所述混合信号。