[发明专利]成像器件

说明书

成像器件包括：多个像素，所述多个像素包括第一像素和第二像素；和差分放大器，所述差分放大器包括第一放大晶体管、第二放大晶体管和第一负载晶体管。所述第一负载晶体管接收电源电压。所述成像器件包括：与所述第一放大晶体管和所述第一负载晶体管连接的第一信号线；与所述第二放大晶体管连接的第二信号线；和被构造为接收电源电压的第一复位晶体管。所述第一复位晶体管的栅极连接至所述第一负载晶体管。所述第一像素包括第一光电转换元件和所述第一放大晶体管，且第二像素包括第二光电转换元件和所述第二放大晶体管。

技术领域

本发明涉及固态成像器件及其控制方法和电子装置，更具体地，涉及一种能够在最优的工作范围内调整差分放大器工作范围的固态成像器件及其控制方法和电子装置。

相关申请的交叉参考

本申请主张享有于2016年10月26日提交的日本专利申请JP2016-209290的优先权权益，并将该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术

固态成像器件例如具有这样的构造：各像素布置有与光电转换元件对应的光电二极管(PD)，传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管这四个像素晶体管，和浮动扩散(FD)。在各像素中，由PD光电转换而获得的信号电荷被传输至FD，被转换成电压信息，被放大晶体管放大，且被输出至AD转换单元。AD转换单元通过将输入的模拟像素信号的电压与在时间的方向上具有恒定倾角的参考信号的电压进行比较且对直至比较结果的输出翻转的时间进行计数来实现AD转换。

迄今，源级跟随器电路已经被广泛用于使用放大晶体管来放大像素信号，但是也提出了具有大的放大比率的差分放大器(例如，参见专利文献1和2)。如果放大率大，那么存在这样的影响：位于后续级的AD转换单元中产生的输入参考噪声变小。

例如，在使用源级跟随器电路的情况下，假设像素的转换效率是100μV/e-(在通过PD输入电子1e-的情况下，放大晶体管的输出振幅是100μV)，则放大晶体管的输出单元的噪声是100μVrms(1e-rms)，且AD转换单元的噪声是100μVrms(1e-rms)。因为此时的总噪声由平方和表示，即√(100μVrms²+100μVrms²)＝141μVrms，所以输入参考噪声是1.41e-rms。

与此同时，在使用差分放大器的情况下，假设像素的转换效率是500μV/e-，则放大晶体管的输出单元的噪声是500μVrms(1e-rms)，且AD转换单元的噪声是100μVrms(0.2e-rms)。因为此时的总噪声由平方和表示，即√(500μVrms²+100μVrms²)＝510μVrms，所以输入参考噪声是1.02e-rms。

因此，由于随着像素的转换效率变高，AD转换单元的输入参考噪声变小，所以表现出降噪效果。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2008-271280A

专利文献2：JP 2003-259218A

发明内容

技术问题

因为差分放大器的输出信号根据入射到PD的光量而变化，所以诸如信号侧的放大晶体管的栅极和漏极(G-D)之间的寄生电容Cgd或PMOS的小信号输出电阻ro等参数变化。因为差分放大器的增益取决于放大晶体管的G-D的寄生电容Cgd或小信号输出电阻ro，所以该增益最终根据入射到PD的光量而变化。变化的幅度也在差分放大器的工作范围内变化。差分放大器的工作范围内存在增益大且增益变化(gain variation)小的最优工作范围，并且差分放大器的工作范围由紧随复位之后的工作点确定。