[发明专利]像素单元、像素单元的控制方法、图像传感器和终端

说明书

本申请提供一种像素单元、像素单元的控制方法、图像传感器和终端，该像素单元包括：衬底、至少一个光电二极管、暂存区、浮置扩散区，以及第一晶体管和第二晶体管；浮置扩散区，用于在第二晶体管导通时，存储从暂存区转移的在第一晶体管的导通和关断均达到预设次数时光电二极管生成的载流子，预设次数为至少两次。本申请中通过设置暂存区，可以存储至少一个光电二极管生成的载流子，进而使得浮置扩散区可以存储光电二极管至少两次生成的载流子，提高了用于转化成输出电压信号的载流子的数目，间接提高了光电二极管的满阱容量，提高了图像传感器输出图像的质量。

技术领域

本申请涉及半导体领域，尤其涉及一种像素单元、像素单元的控制方法、图像传感器和终端。

背景技术

图像传感器广泛应用在数码产品、移动终端、安防监控以及科研、工业等领域的各种设备中。互补型金属氧化物半导体CMOS图像传感器因具有低功耗、低成本和高集成度等优势，逐渐取代传统图像传感器而成为固态图像传感器技术的主流。CMOS图像传感器中包括像素阵列，像素阵列由多个像素单元组成，每个像素单元中包括光电二极管。CMOS图像传感器的工作原理是：当光照射到图像传感器的像素单元时，该像素单元对应的光电二极管根据入射光强产生相应数量的载流子，这些载流子经过模数转换以及信号处理后在该像素单元对应的位置处输出对应的色度，而所有像素单元对应的图像加在一起便得到了整体的图像。

满阱容量指的是每个像素单元能够存储的载流子最大数量，而决定满阱容量的一个重要因素就是光电二极管的面积。现有技术中，随着CMOS图像传感器的像素单元的尺寸的减小，使得像素单元对应的光电二极管的面积也减小，导致满阱容量降低。而低的满阱容量会降低像素单元的可探测光的动态范围，这会严重降低图像传感器输出的图像的质量。

发明内容

本申请提供一种像素单元、像素单元的控制方法、图像传感器和终端，通过设置暂存区使得浮置扩散区可以存储光电二极管至少两次生成的载流子，间接提高了光电二极管的满阱容量，进而提高用于转化成电压信号的载流子的数目。

本申请的第一方面提供一种像素单元，其特征在于，包括：衬底、位于所述衬底上的至少一个光电二极管、暂存区、浮置扩散区、第一晶体管和第二晶体管；

所述第一晶体管的栅极位于所述至少一个光电二极管和所述暂存区之间，所述第二晶体管的栅极位于所述暂存区和所述浮置扩散区之间，所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管栅极均与信号控制器连接；

所述信号控制器，用于控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通和关断；

所述暂存区，用于存储所述至少一个光电二极管生成的载流子；

所述浮置扩散区，用于在所述第二晶体管导通时，存储从所述暂存区转移的在所述第一晶体管的导通和关断均达到预设次数时所述光电二极管生成的载流子，所述预设次数为至少两次。

本申请的第二方面提供一种像素单元的控制方法，包括：

控制第一晶体管的关断和导通，以使暂存区存储至少一个光电二极管生成的载流子；

在所述第一晶体管的关断次数达到预设次数时，先控制第一晶体管导通再控制第二晶体管导通，以使浮置扩散区存储从所述暂存区转移的载流子；或者，

在所述第一晶体管的关断次数达到预设次数时，控制所述第一晶体管和所述第二晶体管同时导通，以使浮置扩散区存储从所述暂存区转移的载流子；

所述浮置扩散区存储的从所述暂存区转移的载流子为：在所述第一晶体管的导通和关断均达到预设次数时所述光电二极管生成的载流子，所述预设次数为至少两次。

本申请的第三方面提供一种图像传感器，包括如上述第一方面中所述的像素单元，以及实现上述第二方面和第三方面的像素单元控制方法的信号控制器。