[发明专利]一种提高电荷电压转换增益的四管有源像素结构

权利要求书

1.一种提高电荷电压转换增益的四管有源像素结构，其特征在于：该像素结构基于p型硅衬底（101），p+型钳位层（103）位于p型硅衬底（101）的上表面；p型硅衬底（101）、p+型钳位层（103）、和n型电荷存储区SW（102）构成钳位光电二极管PPD；多晶硅栅TG（105）、p型势垒区PB（106）、p-型虚拟势垒区VB（107）、p型硅衬底（101）构成传输管；n型浮动扩散区FD（109）远离多晶硅栅TG（105）；多晶硅栅（108）、p-型虚拟势垒区VB（112）、p型势垒区PB（113）、n型连接区（114）构成复位晶体管RST；n型连接区（114）、p型硅衬底（101）、n型连接区（115）构成源级跟随器SF；多晶硅栅（111）、n型连接区（115）、p型硅衬底（101）、n型连接区（116）构成选择管SEL；n型浮动扩散区FD（109）、p-型虚拟势垒区VB（112）、p型势垒区PB（113）、n型连接区（114115116）位于p阱（104）之中；钳位光电二极管（102103）右侧与传输栅TG（105）左侧相连；传输栅TG（105）右侧与浮动扩散区FD（109）通过p-虚拟势垒区VB（107）相连；复位晶体管RST（108）右侧与浮动扩散区FD（109）通过p-虚拟势垒区VB（112）相连；复位晶体管RST（108）右侧与n型连接区（114）左侧相连；n型连接区（114）右侧与源级跟随器SF（110）左侧相连；源级跟随器SF（110）右侧与n型连接区（115）左侧相连；n型连接区（115）右侧与选择管SEL（111）左侧相连；选择管SEL（111）右侧与n型连接区（116）左侧相连；n型浮动扩散区FD（109）通过金属线与源级跟随器SF栅（110）相连；n型连接区（114）通过金属线与电源VDD相连；n型连接区（116）通过金属线与列总线Column Bus相连。

2.根据权利要求1所述一种提高电荷电压转换增益的四管有源像素结构，其特征在于：当传输栅TG（105）为高压时，传输栅TG（105）下的沟道开启，钳位光电二极管中电荷存储区SW（102）全部流向浮动扩散区FD（109），由于传输栅TG（105）和浮动扩散区FD（109）之间存在一个小电势，仍有部分电荷留在沟道中，当传输栅TG（105）上的电压由高向低转变时，沟道中剩余电荷会流向浮动扩散区FD（109），保证电荷的完全转移。

3.根据权利要求1所述一种提高电荷电压转换增益的四管有源像素结构，其特征在于：引入p-虚拟势垒区VB（107112），实现浮动扩散区FD（109）远离传输栅TG（105）、复位晶体管栅（108），从而减小浮动扩散区FD（109）与传输栅TG（105）、复位晶体管栅（108）的交叠电容，进而增大电荷电压转换增益。