[实用新型]成像像素

说明书

本公开提供一种成像像素，该成像像素具有高动态范围，可包括响应于入射光而生成电荷的光电二极管。来自光电二极管的电荷可耦接到电压源，并且可被丢弃或转移到诸如存储二极管的电荷存储区。在丢弃电荷和积聚电荷之间交替进行能够减轻闪烁。当电荷存储区中的生成的电荷超过第一电荷电平时，电荷可通过第一晶体管溢出到第一存储电容器。当生成的电荷超过比第一电荷电平更高的第二电荷电平时，电荷可通过第二晶体管溢出。另选地，通过第二晶体管溢出的电荷可耦接到电压源，并且可被排出或转移到第二存储电容器以用于后续读出。将更多溢出电荷转送到电压源可能会增加像素的动态范围。

技术领域

本实用新型整体涉及成像像素，并且更具体地，涉及具有高动态范围成像像素的成像设备。

背景技术

图像传感器常常在电子设备诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置中，图像传感器包括被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。可将电路耦接到每个像素列以从图像像素读出图像信号。

典型图像像素包含用于响应于入射光而生成电荷的光电二极管。图像像素还可包括用于存储在光电二极管中生成的电荷的电荷存储区。图像传感器可使用全局快门方案或卷帘快门方案进行操作。在全局快门中，图像传感器中的每个像素均可同时捕获图像，而在卷帘快门中，每行像素可依次捕获图像。

一些常规图像传感器或许能够在高动态范围(HDR)模式下工作。可在图像传感器中通过为交替的像素行分配不同的积聚时间来实现HDR操作。然而，常规的图像传感器有时可能会经历低于期望的分辨率、低于期望的灵敏度、高于期望的噪声水平以及低于期望的量子效率。

因此，希望能够提供在图像传感器中改善的高动态范围操作。

实用新型内容

本实用新型旨在提供具有高动态范围的成像像素。

根据第一方面，提供一种成像像素，包括：光电二极管，所述光电二极管被配置为响应于入射光而生成电荷；偏置电压源端子；第一晶体管，所述第一晶体管耦接在所述光电二极管和所述偏置电压源端子之间；电荷存储区；第二晶体管，所述第二晶体管耦接在所述光电二极管和所述电荷存储区之间；第一电容器，其中来自所述光电二极管的所述电荷的第一部分被配置为溢出到所述第一电容器；和第二电容器，其中来自所述光电二极管的所述电荷的第二部分被配置为溢出到所述第二电容器。

根据第二方面，提供一种成像像素，包括：光电二极管；电荷存储区，所述电荷存储区被配置为接收来自所述光电二极管的电荷；浮动扩散区；第一阈值晶体管，其中电荷被配置为使所述第一阈值晶体管从所述电荷存储区溢出到所述浮动扩散区；第一存储电容器，所述第一存储电容器耦接到所述浮动扩散区；电荷引导电路；第二阈值晶体管，其中电荷被配置为使所述第二阈值晶体管从所述第一存储电容器溢出到所述电荷引导电路；和第二存储电容器，其中所述电荷引导电路被配置为交替地丢弃电荷和将电荷转移到所述第二存储电容器。

根据第三方面，提供一种成像像素，包括：第一半导体衬底；第二半导体衬底；光电二极管，所述光电二极管在所述第一半导体衬底中；浮动扩散区，所述浮动扩散区在所述第二半导体衬底中；第一晶体管，所述第一晶体管在所述第一半导体衬底中，所述第一晶体管设置有第一阈值，其中高于所述第一阈值的第一溢出电荷溢出所述第一晶体管到所述浮动扩散区；导电互连层，所述导电互连层插置在所述第一晶体管和所述浮动扩散区之间；第一电荷存储区，所述第一电荷存储区在所述第二半导体衬底中，所述第一电荷存储区被配置为存储所述第一溢出电荷；电荷引导电路，所述电荷引导电路在所述第二半导体衬底中；和第二晶体管，所述第二晶体管在所述第二半导体衬底中，所述第二晶体管设置有第二阈值，其中高于所述第二阈值的第二溢出电荷溢出所述第二晶体管到所述电荷引导电路。

本实用新型的技术方案增加了成像像素的动态范围。

附图说明

图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图。