[发明专利]基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的积分泄放电路

说明书

本发明公开了一种基于复合介质栅光敏探测器的积分泄放电路。其中，复合介质栅光敏探测器包括MOS‑C部分和MOSFET部分，积分泄放电路包括依次相连的积分电路、脉冲产生电路和泄放电路，积分电路的输入端连接MOSFET部分的N型源极区；积分电路对输入信号电荷做线性或非线性积分，当积分电路中存储的电荷超过某固定阈值后，通过脉冲产生电路生成同步或异步的脉冲信号，并利用泄放电路将所述积分电路中的电荷泄放至某固定值。本发明仅利用一个比较器和若干CMOS器件就实现了积分泄放的功能，相较于传统的利用多个运算放大器实现的大面积、高功耗的积分泄放电路，其能效更高，更利于小型化系统的使用。

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积分泄放电路，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。

在已有多个专利如CN201210442007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，可以极大的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，使其与CCD和CMOS-APS相比具有先天优势。

在研究过程中发现，复合介质栅双晶体管光敏探测器不仅能够用于光敏探测，还可用于脉冲神经网络的运算，且具有极高的精度。而积分泄放电路作为脉冲神经网络中最为关键的组成部分，得到了极大地重视。现有的积分泄放电路大多采用多个运算放大器级联的方式实现，功耗大、面积大，不利于芯片的小型化。

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积分泄放电路。

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积分泄放电路，所述复合介质栅双晶体管光敏探测器的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的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；所述积分泄放电路包括依次相连的积分电路、脉冲产生电路和泄放电路，积分电路的输入端连接所述N型源极区；所述积分电路对输入信号电荷做线性或非线性积分，当所述积分电路中存储的电荷超过某固定阈值后，通过所述脉冲产生电路生成同步或异步的脉冲信号，并利用所述泄放电路将所述积分电路中的电荷泄放至某固定值。

进一步地，多个所述复合介质栅双晶体管光敏探测器构成阵列时，阵列中每列的源线作为所述积分电路的输入信号。

进一步地，所述积分泄放电路还包括预处理电路，预处理电路与积分电路相连；所述预处理电路的输入端连接N型源极区。