[发明专利]栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器

说明书

本发明公开了一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，该栅压调节电路包括：存储模块、比较模块和电压调节模块，存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与比较模块的输入端相连，比较模块的输出端与电压调节模块的输入端相连，电压调节模块输出端与传输栅相连。该栅压调节电路通过存储模块存储信号存储单元输出的电信号，比较模块对信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果，电压调节模块基于比较结果按照预设规则调节输出电压，进而可获得较佳的栅压取值范围，在保证较高的电荷转移效率的同时还能减少电荷注入。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器。

背景技术

传感器被广泛应用于消费、医疗、航空航天等领域，并随着科技的进步，应用范围不断扩大，在新兴的人工智能、激光雷达和智能手机等领域占据了极为重要的地位。同时，这些新的应用领域也对传感器的成像精度提出了更高的要求。

以图像传感器为例，图像传感器成像的关键在于光电二极管的光电转化和光生电荷的转移。如图1所示为光电传感器像素结构示意图，图中光电二极管PD在光照条件下产生光生电荷，光生电荷在传输栅TX的控制下进行转移，例如可转移至图1所示的悬浮扩散节点FD中，再通过后级处理单元成进行像。TX所加电压(简称栅压)的大小对电荷的转移性能具有重要影响。图2a、图2b分别为TX关断和导通状态下PD、TX栅下区域和FD的电势分布示意图，TX关断时其栅下区域电势为三者中最低，阻止了电子从PD向FD的转移；TX导通时其栅下区域电势介于PD和FD之间，光生电荷从PD经TX栅下区域转移至FD中。当栅压较小时，TX栅下区域与PD间的压差较小，影响电荷转移效率；但当栅压较高时，TX栅下区域所存留的电荷较多，但由于TX栅下区域与FD之间此时的压差较小，导致关断过程中转移至FD中的电荷减少，使得部分电荷注入到PD中，进而影响传感器的成像精度。

因此，亟待设计一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，可以减少电荷注入且具有较高的电荷转移效率。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，用以减少电荷注入且同时提高电荷转移效率。

本发明实施方式的第一方面中，提供了一种栅压调节电路，该电路包括存储模块、比较模块和电压调节模块。

存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与比较模块的输入端相连，比较模块的输出端与电压调节模块的输入端相连，电压调节模块输出端与传输栅相连；其中，存储模块用于存储信号存储单元输出的电信号；比较模块用于对信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果；电压调节模块用于基于比较结果按照预设规则调节输出电压，以改变传输栅的栅压。

在本发明的一个实施例中，存储模块包括至少两个存储单元，每个存储单元的输入端与存储模块的输入端相连，输出端与比较模块的至少一个输入端相连，该至少两个存储单元包括：第一存储单元，通过第一开关与存储模块的输入端相连，通过第八开关与比较模块的一个输入端相连；第二存储单元，通过第二开关与存储模块的输入端相连，通过第九开关与比较模块的另一个输入端相连。

在本发明的一个实施例中，电压调节模块包括：计数单元，计数单元的输入端与电压调节模块的输入端相连，用于依据比较结果进行累积计数；数模转化单元，一端与计数单元的输出端相连，另一端与电压调节模块的输出端相连，用于依据累积计数值按照预设的对应关系转化并输出相应的电压。

在本发明的一个实施例中，该栅压调节电路还包括电信号采集单元，电信号采集单元的一端与信号存储单元的第一端相连，另一端与存储模块的输入端相连，用于采集信号存储单元的电信号并输出至存储模块。

在本发明的一个实施例中，该栅压调节电路还包括控制单元，控制单元的一端与电压调节模块的输出端相连，另一端与传输栅相连，用于基于预设条件将电压调节模块输出的电压加载至传输栅上。