[发明专利]基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的模数转换电路

说明书

本发明公开了一种基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的模数转换电路。该模数转换电路包括钳位电路、信号存储电路、信号比较电路、计数电路和缓存电路；钳位电路连接复合介质栅双晶体管光敏探测器MOSFET部分的漏端，同时连接信号存储电路，信号存储电路再依次连接信号比较电路、计数电路和缓存电路。本发明的模数转换电路，通过控制片外斜坡信号，能够以更低的功耗、更小的面积，实现多量程、多精度的数模转换功能。

技术领域

本发明涉及一种基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的模数转换电路，属于集成电路领域。

背景技术

CCD和CMOS-APS作为当前最常见的两种成像器件，都具有各自的局限。CCD因其复杂的控制时序和电压要求，导致工作速度较慢，且不易集成；CMOS-APS因其采用感光二极管，且结构复杂，导致填充系数低，满阱电荷小。

在中国专利CN201210442007中提出了一种双晶体管光敏探测器，该探测器的特点是单个半导体器件即可实现完整的复位、感光以及读出的功能，构成一个完整的像素，可以极大地提高像素的填充因子。这种复合介质栅双晶体管光敏探测器作为新一代的成像器件，其更快的工作速度、更大的填充系数、更多的满阱电荷且能和CMOS工艺集成，使其与CCD和CMOS-APS相比具有先天优势。但目前还没有对于复合介质栅双晶体管光敏探测器模数转换电路和相关双采样电路的研究。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的模数转换电路。

本发明采用的的技术方案如下：

基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的模数转换电路，包括钳位电路、信号存储电路、信号比较电路、计数电路和缓存电路；所述复合介质栅双晶体管光敏探测器包括MOS-C部分和MOSFET部分，所述钳位电路连接复合介质栅双晶体管光敏探测器MOSFET部分的漏端，同时连接信号存储电路，所述信号存储电路再依次连接信号比较电路、计数电路和缓存电路；所述钳位电路使复合介质栅双晶体管光敏探测器恒压放电，所述信号存储电路记录探测器的放电电荷量；所述信号比较电路用于比较所述信号存储电路电压和外部参考电压的大小，当所述信号存储电路电压小于外部参考电压时，所述计数电路开始工作，当所述信号存储电路电压大于外部参考电压时，所述计数电路停止工作；所述计数电路在所述信号比较电路信号的控制下，根据外部时钟信号进行计数；所述缓存电路在所述计数电路计数结束后，存储所述计数电路的计数值。

进一步地，所述复合介质栅双晶体管光敏探测器MOS-C部分包括在P型半导体衬底上方依次叠设的第一层介质层、电荷耦合层、第二层介质层和第一控制栅极；所述复合介质栅双晶体管光敏探测器MOSFET部分包括在P型半导体衬底上方依次叠设的第一层介质层、电荷耦合层、第二顶层介质层和第二控制栅极，其中，在所述P型半导体衬底中且靠近底层介质层的一侧设有N型源极区和N型漏极区，在所述P型半导体衬底中且底层介质层的下方设有阈值调节注入区。

进一步地，所述复合介质栅双晶体管光敏探测器MOSFET部分的栅端施加有斜坡信号，且所述信号比较电路端施加有恒定信号；或所述复合介质栅双晶体管光敏探测器MOSFET部分的栅端施加有恒定信号，且所述信号比较电路端施加有斜坡信号。

进一步地，所述计数电路为向上向下计数器：当复合介质栅双晶体管光敏探测器复位后，所述计数电路设置为向下计数模式；当复合介质栅双晶体管光敏探测器曝光后，所述计数电路设置为向上计数模式。

进一步地，所述计数电路、缓存电路和复合介质栅双晶体管光敏探测器的数量相同。

进一步地，所述计数电路的数量小于复合介质栅双晶体管光敏探测器的数量，所述缓存电路的数量和所述复合介质栅双晶体管光敏探测器的数量相同。