[发明专利]基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的多电平移位电路

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多电平移位电路。其中，探测器单元包括MOS‑C部分和MOSFET部分，单元的N型源极区、N型漏极区、第二控制栅极、P型半导体衬底和N型阱这五个端口分别连接一个多电平移位电路，该移位电路包括预移位电路和移位电路，还可以包括驱动电路和信号补偿电路。本发明的移位电路可在一个电路中实现正压、负压、零电位、浮空四种信号的两两切换，相较于传统的仅支持单一电压信号或双电压信号的电平移位电路，本发明的电路在功耗、性能、兼容性等方面均更有优势。

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多电平移位电路，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。

在已有专利CN201210442007.X中，一种双晶体管光敏探测器被提出，该传感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，从而构成一个完整的像素，可以极大地提高像素的填充因子。复合介质栅双晶体管光敏探测器作为新一代的成像器件，具有更快的工作速度、更大的填充系数、更多的满阱电荷且能和CMOS工艺集成等特点，使其与CCD和CMOS-APS相比具有先天优势。

传统的电平移位电路仅支持单一电平信号或双电平型号的移位和切换，无法满足复合介质栅光敏探测器所需的正压、负压、零电平和浮空四种信号的两两切换，因此需要专门设计针对复合介质栅双晶体管光敏探测器的多电平移位电路。

发明内容

针对以上技术中存在的缺陷，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多电平移位电路。

本发明的技术方案如下：

基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的多电平移位电路，探测器单元包括MOS-C部分和MOSFET部分；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、第一顶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N型源极区、N型漏极区以及在所述P型半导体衬底上方依次叠设的第二层介质层、所述电荷耦合层、第二顶层介质层和第二控制栅极；复合介质栅双晶体管光敏探测器单元放置于N型阱中；所述复合介质栅双晶体管光敏探测器的N型源极区、N型漏极区、第二控制栅极、P型半导体衬底和N型阱这五个端口分别连接一个多电平移位电路，所述多电平移位电路包括预移位电路和移位电路，预移位电路与移位电路相连，所述移位电路的输出端与探测器单元的端口连接。

进一步地，所述预移位电路包括两个模拟输入信号、一个数字输入信号和一个模拟输出信号，其中，两个模拟输入信号分别为预移位正电压信号V_VPP和预移位负电压信号V_VPN，一个数字输入信号为预移位控制信号V_IN，一个模拟输出信号为预移位电压输出信号V_PSO；所述移位电路包括三个模拟输入信号和一个模拟输出信号，其中，三个模拟输入信号分别为移位正电压信号V_PHV、移位负电压信号V_NHV和预移位电路的预移位电压输出信号V_PSO，一个模拟输出信号为移位电压输出信号V_SO。

进一步地，所述多电平移位电路还包括驱动电路，驱动电路分别与预移位电路和移位电路相连。