[发明专利]利用寄生光电二极管的具有改进的动态范围的成像阵列

权利要求书

1.一种读出像素传感器(21)的方法，该像素传感器具有主光电二极管(22)和浮动扩散节点，该主光电二极管具有第一光转换效率，该浮动扩散节点包含具有第二光转换效率的寄生光电二极管(42)，所述第一光转换效率大于或等于所述第二光转换效率的30倍，所述方法包括：

当所述浮动扩散节点(23)从所述光电二极管(22)隔离出来时，读出所述像素传感器中的所述浮动扩散节点(23)上的第一电位，其中，所述浮动扩散节点(23)与具有第一复位电位的复位总线连接，然后在读出所述第一电位之前与所述复位总线断开连接；

将所述像素传感器(21)曝光在光下，从而使得所述浮动扩散节点(23)也曝光在所述光下；

当所述浮动扩散节点(23)从所述光电二极管(22)隔离出来时，读出所述像素传感器中的所述浮动扩散节点(23)上的第二电位；并且

由所述第一和第二电位决定出第一光强度；

其特征是，该方法还包括：

读出所述浮动扩散节点(23)上的第三电位，其中，所述浮动扩散节点(23)与复位总线连接，然后在读出所述第三电位之前与所述复位总线断开连接；

将所述主光电二极管(22)与所述浮动扩散节点(23)连接；

读出所述浮动扩散节点(23)上的第四电位；并且

由所述第三和第四电位决定出第二光强度。

2.一种像素传感器(21)，包括：

具有第一光转换效率的主光电二极管(22)；

浮动扩散节点(23)，其中，所述浮动扩散节点(23)包含具有第二光转换效率的寄生光电二极管(42)，所述第一光转换效率大于或等于所述第二光转换效率的30倍，所述浮动扩散节点(23)用于在将所述浮动扩散节点(23)曝光在光下之前，读出所述像素传感器中的所述浮动扩散节点(23)上的第一电位；还用于在将所述浮动扩散节点(23)曝光在光下之后，读出所述像素传感器中的所述浮动扩散节点(23)上的第二电位；还用于读出所述浮动扩散节点(23)上的第三、第四电位；

栅极(25)，其用于在读出所述第一、第二、第四电位之前，将所述主光电二极管(22)与所述浮动扩散节点(23)连接，并使所述主光电二极管(22)与所述浮动扩散节点(23)隔离出来；

复位栅极(24)，其用于在读出所述第一电位之后将所述浮动扩散节点(23)与具有第一复位电位的复位总线连接，然后在读出所述第一电位之前与所述复位总线断开连接；还用于在读出所述第二电位之后将所述浮动扩散节点(23)与所述复位总线连接，然后在读出所述第三电位之前将所述浮动扩散节点(23)与所述复位总线断开连接；

读出放大器(32)，其产生指示所述浮动扩散节点上的电位的信号，所述信号响应于由所述像素传感器(21)接收到的选择信号而与第一导体连接，所述读出放大器(32)用于读出所述第一电位、第二、第三和第四电位；

并且，所述像素传感器(21)能够由所述第一和第二电位决定出第一光强度，并由所述第三和第四电位决定出第二光强度。

3.权利要求2的像素传感器(21)，还包括与所述主光电二极管(22)连接的溢出栅极，如果所述光电二极管(22)上的电位超过溢出电位，则所述溢出栅极从所述光电二极管(22)上移除电荷。

4.权利要求2的像素传感器，其中所述浮动扩散节点包括p-型半导体基底中的n-型掺杂区域。

5.权利要求2的像素传感器，其中所述光电二极管包括p-型基底中的n-型掺杂区域。

6.权利要求4的像素传感器，其中所述光电二极管为钳位光电二极管(62)。

7.一种成像阵列，包括与读出线(31)连接的多个像素传感器(21)，所述多个像素传感器(21)包括根据权利要求2-6中任一项所述的像素传感器。