[发明专利]低功耗高动态范围的图像传感器像素结构及操作方法

权利要求书

1.一种低功耗高动态范围的图像传感器像素结构，包括电荷传输晶体管(2)、复位晶体管(3)、源跟随晶体管(4)、选择晶体管(5)、漂浮有源区FD和置于半导体基体中的光电二极管(1)，其特征在于，还包括采样电容复位晶体管(6)、模式控制晶体管(7)和扩展电容C1；

所述采样电容复位晶体管(6)，其漏极与选择晶体管(5)源极以及后级电路的采样电容C2相连，源极与地相连，用于清空后级采样电容C2；

所述模式控制晶体管(7)，其漏极与漂浮有源区FD相连，源极与扩展电容C1连接，用于控制图像传感器像素的工作模式，该所述扩展电容C1的另一端与地相连；

所述结构完成的操作包括：

图像传感器的工作模式选择操作：在当前使用环境光照强度大于100Lux时，模式控制晶体管(7)导通，图像传感器进入强光工作模式，在环境光照强度小于等于100Lux时，则将模式控制晶体管(7)的栅极端DCG接地，模式控制晶体管(7)关断，图像传感器进入弱光工作模式；

漂浮有源区FD复位操作：在复位晶体管(3)导通时，将漂浮有源区FD的电位拉高，复位结束后将复位晶体管(3)关断；

复位电压采样操作：将选择晶体管(5)打开，利用后级电路的采样电容C2对输出端复位状态的电压值进行采样，并在采样完成后将选择晶体管(5)关断；

后级电路的采样电容C2复位操作：将采样电容复位晶体管(6)打开，以使后级电路的采样电容C2清空，再将采样电容复位晶体管(6)关断；

光生电荷转移操作：打开电荷传输晶体管(2)，将光电二极管(1)中积累的光生电荷转移到漂浮有源区FD中，光生电荷转移完毕后将电荷传输晶体管(2)关断；

信号电压采样操作：将选择晶体管(5)打开，利用后级电路的采样电容C2对光生电荷转移后的输出端电压值进行采样，采样完成后将选择晶体管(5)关断；

后级电路的采样电容C2复位操作：将采样电容复位晶体管(6)打开，以使后级电路的采样电容C2清空，再将采样电容复位晶体管(6)关断。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，光电二极管(1)的正极与地线相连，负极与电荷传输晶体管(2)的源极相连；电荷传输晶体管(2)的漏极与漂浮有源区FD相连；复位晶体管(3)的漏极与电源线相连，源极与漂浮有源区FD相连；源跟随晶体管(4)的栅极与漂浮有源区相连，漏极与电源线相连，源极与选择晶体管(5)的漏极相连。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，选择晶体管(5)在像素复位完成和电荷转移结束后导通，以对漂浮有源区FD内电荷量的变化进行探测。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，采样电容复位晶体管(6)在后级电路的采样电容C2采样结束后导通，以将后级电路的采样电容C2清空。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，模式控制晶体管(7)通过光照强度的高低控制其导通与截止。