[发明专利]电容式感测单元、电容式指纹传感器及感测电路

权利要求书

1.一种用于电容式指纹传感器的电容式感测单元，其特征在于，包括：

一感测电极；

一第一开关，当被开启时，用以给所有连接到该感测电极的组件提供一恒定偏置电压；

一电压随耦器，包括：

一可调式电流源，用以提供至少两个不同的电流准位；及

一MOS晶体管，包括：

一源极节点，通过该可调式电流源连接至接地并作为该电压随耦器的一输出节点；

一栅极节点，连接至该感测电极并作为该电压随耦器的一输入节点；

一漏极节点，连接至一电源，用以提供电力至该电压随耦器；及

一基极节点，连接至该源极节点；及

一参考电容器，形成于该电压随耦器的输出节点与该感测电极之间。

2.如权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，该可调式电流源提供一第一电流准位用以建立该电压随耦器的偏置电压，及至少一第二电流准位用以读取一输出电压。

3.如权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，该至少两个不同的电流准位为恒定电流准位。

4.如权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，该可调式电流源包括：一第一恒定电流源；一第二恒定电流源；及一第二开关，用以切换该至少两个不同的电流准位。

5.如权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，该可调式电流源进一步包括：一第三开关，用以切换该至少两个不同的电流准位。

6.如权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，该可调式电流源为一偏置电压控制的电流镜。

7.权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，该可调式电流源为一电流控制的电流镜。

8.权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，该感测电极为一导电板。

9.如权利要求8所述的电容式感测单元，其特征在于，该电容式感测单元进一步包括：一下层金属板形成于一下方导电层之中，连接至该电压随耦器的输出节点；及至少一绝缘层，形成于该感测电极与该下方导电层之间，其中该参考电容器形成于该导电板与该下层金属板之间。

10.如权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，该MOS晶体管在饱和区中的至少两个不同的操作点工作，且该感测单元的制程变异通过改变下列关系中的设计参数而获得补偿：

其中C_r为该参考电容器的电容值，C_p为一寄生电容器的电容值，自然形成于接地与该感测电极之间，ΔV_{gs_0}为在一第一操作点的制程变异导致的电压变化，及ΔV_{gs_1}在一第二操作点的制程变异导致的电压变化。

11.如权利要求1所述的电容式感测单元，其特征在于，一电容器形成于该感测电极与一物体之间而该物体由该电容式感测单元所侦测；该电容器的一节点由该感测电极形成且另一节点由该物体的表面所形成；该物体连接至接地；且该晶体管在饱和区工作。

12.一种电容式指纹传感器，包括复数个如权利要求1所述的电容式感测单元，以形成一指纹感测数组。