[发明专利]采样单元及其操作方法、电子装置和像素单元

说明书

一种采样单元及其操作方法以及包括采样单元的电子装置和像素单元。该采样单元包括开关晶体管、第一源极跟随晶体管、第二源极跟随晶体管和第一读出选择晶体管，其中第一源极跟随晶体管的第一源漏极为与开关晶体管的第一源漏极电连接，第一源极跟随晶体管的第二源漏极与第二源极跟随晶体管的栅极电连接，第一源极跟随晶体管的栅极配置为接收第一电压控制信号，第二源极跟随晶体管的第一源漏极与第一读出选择晶体管的第一源漏极电连接，并且开关晶体管的栅极被配置为接收感光信号。该采样单元可以实现对强度极小的感光信号进行采样，并且可以进一步得出其功率密度。

技术领域

本公开的实施例涉及一种采样单元及其操作方法，以及包括该采样单元的电子装置和像素单元。

背景技术

在光探测领域中，现有的光探测器包括基于光电二极管的探测器、基于雪崩光电二极管(APD)的探测器以及基于光电三极管的探测器。基于光电二极管的探测器，例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器由于光电二极管探测器对光探测的量子效率较低而在光探测领域面临巨大挑战。APD由于雪崩击穿而产生的内部增益，因此可以获得高灵敏度。但是APD的工作电压较高而且需要淬灭电路。由于受电路复杂性、噪声和功耗等因素的制约，实现APD成像阵列的难度较大。与APD相比，光电三极管的工作电压较低并且没有引入雪崩噪声。但是光电三极管的电流增益受工作点的影响，而且在光强较小时获得的电流增益十分有限。

自然界中所能见到的最强光照与最弱光照之间的差异十分巨大，从最强到最弱的场景照度值的差别达到了8个数量级以上，换算为动态范围超过了160dB。普通图像传感器的动态范围通常只有70-80dB，这与自然场景相比存在着巨大的差异。人眼的瞬时动态范围超过了100dB，经过适应过程的动态范围可接近或超过自然场景的动态范围。因此，通常情况下数码设备拍摄的照片与人实际看到的场景有着明显的不同，且人眼所具有的自适应调整等特性远好于电子图像传感器。并且，宽动态范围成像可以提供比传统成像结果更多的细节和明暗对比，在汽车安全、工业制造、航空航天、天文研究等领域都有着其广泛的需求。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种采样单元，包括开关晶体管、第一源极跟随晶体管、第二源极跟随晶体管和第一读出选择晶体管，其中，第一源极跟随晶体管的第一源漏极为与开关晶体管的第一源漏极电连接，第一源极跟随晶体管的第二源漏极与第二源极跟随晶体管的栅极电连接，第一源极跟随晶体管的栅极配置为接收第一电压控制信号，第二源极跟随晶体管的第一源漏极与第一读出选择晶体管的第一源漏极电连接，并且开关晶体管的栅极被配置为接收感光信号。该采样单元可以实现对强度极小的感光信号进行采样，并且可以进一步得出其功率密度。

例如，在本公开至少一实施例提供的采样单元中，第一读出选择晶体管的第二源漏极与第一列输出端电连接，第一读出选择晶体管的栅极被配置为接收第一行选择信号。

例如，本公开至少一实施例提供的采样单元还包括模式选择晶体管，其中，模式选择晶体管的第一源漏极被配置为接收感光信号，模式选择晶体管的第二源漏极与第一源极跟随晶体管的第一源漏极电连接，模式选择晶体管的栅极配置为接收模式选择信号。

例如，在本公开至少一实施例提供的采样单元中，第一读出选择晶体管的第二源漏极与第一列输出端电连接，第一读出选择晶体管的栅极被配置为接收第一行选择信号。

例如，本公开至少一实施例提供的采样单元还包括第二读出选择晶体管，其中，第二读出选择晶体管的第一源漏极与第一源极跟随晶体管的第二源漏极电连接。

例如，在本公开至少一实施例提供的采样单元中，第二读出选择晶体管的第二源漏极与第二列输出端电连接，第二读出选择晶体管的栅极与第二行选择信号电连接。

例如，在本公开至少一实施例提供的采样单元中，开关晶体管、第一源极跟随晶体管、第二读出选择晶体管、第二源极跟随晶体管和第一读出选择晶体管为N型晶体管，模式选择晶体管为P型晶体管。