CN101917558B - 可变动态范围像素传感器单元、装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可变动态范围像素传感器单元、设计结构及方法。根据可变电容下来自浮置扩散区的多个基准数据点和信号数据点对的测量，阐述了一种包括列电路的像素传感器单元、一种用于制造包括所述列电路的所述像素传感器单元的设计结构，以及一种用于操作包括所述列电路的所述像素传感器单元的方法。通过在浮置扩散区电容以外排除或包括传输门晶体管电容来提供所述可变电容。此类可变电容为包括所述列电路的所述像素传感器单元提供了可变动态范围。
Description
技术领域
本发明一般地涉及像素传感器单元、用于制造像素传感器单元的设计结构以及用于操作像素传感器单元的方法。更具体地说，本发明涉及带有增强的动态范围能力的像素传感器单元。
背景技术
固态传感器是在各种技术应用，尤其是在成像技术应用中广泛使用的光电子组件。最常见的是用作数码相机内的有源光捕获和成像元件的固态传感器。
可使用用于有源光捕获和成像元件的若干半导体技术中的任意一项技术制造固态图像传感器。电荷耦合器件(CCD)被认为是较传统的固态图像传感器光捕获和成像元件。互补金属氧化物半导体(CMOS)器件提供了另一用于在固态图像传感器内使用的基于半导体的有源光捕获和成像元件。基于CMOS半导体器件的固态图像传感器到目前为止通常是理想的，因为与其他类型的固态图像传感器相比，基于CMOS的固态图像传感器消耗的电力较少。此外，基于CMOS的固态图像传感器允许与基于CMOS的固态图像传感器组件同时地制造基于CMOS的电子支持电路组件。
虽然在光电子组件制造领域内，广义上的固态图像传感器和狭义上的CMOS图像传感器是理想的传感器，但是广义上的固态图像传感器和狭义上的CMOS图像传感器并非完全没有问题。具体而言，广义上的固态传感器和狭义上的固态图像传感器内通常希望诸如动态范围性能增强之类的性能增强，以便提供准确和高对比度的图像。
各种固态传感器结构和设计，以及用于制造这些固态传感器的方法在光电子领域中是公知的。
例如，Bock在美国公开第2004/0436784号中教导了包括宽动态范围以及其他特征的CMOS像素传感器单元。此特定CMOS像素传感器单元通过使用三相工作方法提供了宽动态范围。
此外，Boemler在美国公开第2005/0224843号、美国专利第7,091,531号和美国公开第2006/0243887号中教导了另一具有宽动态范围的CMOS像素传感器单元。此特定CMOS像素传感器单元通过使用具有可变电容的浮置扩散区来提供宽动态范围。
可以相信，随着固态传感器技术的进步，固态传感器(包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器以及具体地，还包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)将继续具有吸引力并继续具有重要性。因此，需要提供改进的性能(包括增强的动态范围能力)的固态传感器、用于制造固态传感器的设计结构、用于操作固态传感器的方法以及相关组件子结构。
发明内容
本发明包括一种包含列电路的像素传感器单元、一种用于制造包含所述列电路的所述像素传感器单元的设计结构以及一种用于操作包含所述列电路的所述像素传感器单元的方法。上述像素传感器单元、设计结构和方法中的每个都基于在操作像素传感器单元的不同电容加载阶段，针对存储在像素传感器单元内的浮置扩散区上的电荷使用多组数据点(即，基准数据点和信号数据点的对)，从而允许所述多组数据点(在从所述浮置扩散区读取到所述列电路时)提供可变的和更宽的像素传感器单元动态范围。
根据本发明的包含列电路的特定像素传感器单元包括：光电二极管，其与传输门晶体管的第一源极/漏极区域串联耦合。所述像素传感器单元还包括：浮置扩散区，其与所述传输门晶体管的第二源极/漏极区域串联耦合。所述像素传感器单元还包括：列电路输出端，其通过与所述浮置扩散区相连的源极跟随器晶体管的栅极与所述浮置扩散区耦合，所述源极跟随器晶体管与行选择晶体管串联耦合，所述行选择晶体管的源极/漏极区域提供所述列电路输出端。所述像素传感器单元还包括：列电路，其与所述列电路 输出端相连。所述列电路包括至少两个通过门晶体管，所述通过门晶体管具有与所述列电路输出端并联连接的第一源极/漏极区域，每个通过门晶体管还具有与单独的数据存储电容器串联连接的第二源极/漏极区域。
用于制造包含所述列电路的像素传感器单元的特定设计结构包括体现在机器可读介质内的光电二极管，其与传输门晶体管的第一源极/漏极区域串联耦合。所述设计结构还包括：浮置扩散区，其与所述传输门晶体管的第二源极/漏极区域串联耦合。所述设计结构还包括：列电路输出端，其通过与所述浮置扩散区相连的源极跟随器晶体管的栅极与所述浮置扩散区耦合，所述源极跟随器晶体管与行选择晶体管串联耦合，所述行选择晶体管的源极/漏极区域提供所述列电路输出端。所述设计结构还包括：列电路，其与所述列电路输出端相连。所述列电路包括至少两个通过门晶体管，所述通过门晶体管具有与所述列电路输出端并联连接的第一源极/漏极区域，每个通过门晶体管还具有与单独的数据存储电容器串联连接的第二源极/漏极区域。
用于操作包含所述列电路的所述像素传感器单元的特定方法包括提供所述像素传感器单元，其包括：(1)光电二极管，其与传输门晶体管的第一源极/漏极区域串联耦合；(2)浮置扩散区，其与所述传输门晶体管的第二源极/漏极区域串联耦合；(3)列电路输出端，其通过与所述浮置扩散区相连的源极跟随器晶体管的栅极与所述浮置扩散区耦合，所述源极跟随器晶体管与行选择晶体管串联耦合，所述行选择晶体管的源极/漏极区域提供所述列电路输出端；以及(4)列电路，其与所述列电路输出端相连，所述列电路包括至少两个通过门晶体管，所述通过门晶体管具有与所述列电路输出端并联连接的第一源极/漏极区域，每个通过门晶体管还具有与单独的数据存储电容器串联连接的第二源极/漏极区域。该特定方法还包括：至少将以下电荷读取到所述单独的数据存储电容器：(1)在所述传输门晶体管关断时来自所述浮置扩散区的第一基准电荷和第一信号电荷；以及(2)在所述传输门晶体管导通时来自所述浮置扩散区的第二基准电荷和不同于所述第一信号电荷的第二信号电荷。
附图说明
在下面所述的具体实施方式的上下文内理解本发明的目标、特性及优点。在形成本披露的材料部分的附图的上下文内理解具体实施方式，这些附图是：
图1示出了根据本发明的实施例的像素传感器单元的示意性电路布局图，图1中所示的特定像素传感器单元通常是本领域中传统的像素传感器单元；
图2示出了根据本发明的实施例的列电路的示意性电路布局图，所述列电路与图1中示出其示意性电路布局图的像素传感器单元结合使用；
图3是示出根据用于操作根据本发明实施例的包含列电路的像素传感器单元的特定方法的过程步骤的过程流程图；
图4是示出根据本发明实施例的包含列电路的像素传感器单元的高增益窄动态范围状况以及低增益宽动态范围状况的噪声-信号的图；
图5是示出未根据本发明的包含列电路的像素传感器单元的动态范围状况的平均测量信号-LED驱动电压的图；
图6是示出根据本发明的包含列电路的像素传感器单元的增强动态范围状况的平均测量信号-LED驱动电压的图；
图7示出了在半导体设计、制造和/或测试中使用的设计过程的流程图。
具体实施方式
在下面所述的上下文内理解包括包含列电路的像素传感器单元、用于制造包含所述列电路的所述像素传感器单元的设计结构以及用于操作包含所述列电路的所述像素传感器单元的方法的本发明。在上述附图的上下文内理解以下描述。
图1示出了根据本发明的像素传感器单元的示意性电路布局图，图1中所示的特定像素传感器单元通常是本领域中传统的像素传感器单元。
图1示出了光电二极管PD，其上具有提供光电二极管PD内电荷生成 的入射辐射IR。光电二极管PD的电输出与传输门TG晶体管T1的第一源极/漏极区域相连。传输门TG晶体管T1的其他源极/漏极区域与浮置扩散区FD相连。同时与所述浮置扩散区FD相连的是重置门RG晶体管T2的源极/漏极区域以及源极跟随器SF晶体管T3的栅极。重置门RG晶体管T2的其他源极/漏极区域以及源极跟随器SF晶体管T3的第一源极/漏极区域与电源电压Vdd相连。源极跟随器SF晶体管T3的第二源极/漏极区域与行选择RS晶体管T4的第一源极/漏极区域相连。行选择RS晶体管T4的其余源极/漏极区域提供图1中示出了其示意性电路布局图的像素传感器单元的输出信号。
图2示出了根据本发明的特定实施例的列电路，所述列电路与图1中示出其示意性电路布局图的像素传感器单元相连。如图1和图2所示，图1中的像素传感器单元和图2中的列电路通过节点CC-OUT相连(即，图2中的CC-OUT节点与图1中的像素传感器单元输出相连)。
在图2中，列电路输出端CC-OUT连接到与电流镜CM晶体管T5的第一源极/漏极区域串联连接的列启用CE晶体管T6的源极/漏极区域。电流镜CM晶体管T5的第二源极/漏极区域与地相连。同时与所述列电路输出端CC-OUT相连的是连接有旨在作为互补通过门的并行互补晶体管对ref/refbar、sig/sigbar、ref2/ref2bar以及sig2/sig2bar的总线。上述每个并行互补晶体管对的末端都连接有特别指定的电容器Cref、Csig、Cref2或Csig2。
图1和图2的示意性电路布局图内所示的特定光电二极管PD、晶体管T1-T6、并行互补晶体管对ref/refbar、sig/sigbar、ref2/ref2bar和sig2/sig2bar，以及电容器Cref、Csig、Cref2和Csig2通常否则将是半导体制造领域中的传统器件。典型地，光电二极管PD包括在p半导体衬底(p掺杂剂浓度从每立方厘米约1e13到约1e17个p掺杂剂原子)内掺杂剂浓度从每立方厘米约5e15到约5e17个n掺杂剂原子的n光电二极管。也可以在本发明及其实施例的上下文中使用备选掺杂剂极性和浓度。
本领域技术人员将理解，可在图3的示意性过程流程图的上下文中理 解对包括和包含具有图1的电路布局图的像素传感器单元以及图2中示出其电路布局图的列电路的复合电路的操作的进一步说明。
作为图3的示意性过程流程图内的第一过程步骤10(即，提供图1和图2中示出其示意性电路布局图的复合电路内的可变和增强的动态范围能力)，重置光电二极管PD和浮置扩散区FD。此类对光电二极管PD和浮置扩散区FD的重置旨在完全耗尽光电二极管PD，消除光电二极管PD上存储的电荷并通过激活重置门RG晶体管T2和传输门TG晶体管T1使浮置扩散区FD达到已知的电势。当重置光电二极管PD和浮置扩散区FD完成时，传输门TG晶体管T1和重置门RG晶体管T2都关断。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤20，将使用光照射光电二极管PD以产生电荷并将电荷存储在光电二极管PD上。对于总体根据本领域的在图1的示意性电路布局图内示出的像素传感器单元，伴随照射光电二极管PD而产生并存储在光电二极管PD上的电荷量的范围通常为从约5个电子到约30000个电子。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤30，将仅重置浮置扩散区FD而不重置光电二极管PD。此类仅重置浮置扩散区FD而不重置光电二极管PD使用如以上在重置光电二极管PD和浮置扩散区FD的过程步骤10的上下文中列举的方法实现，但是仅激活和使用重置门RG晶体管T2，而不激活和使用传输门TG晶体管T1。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤40，在重置浮置扩散区FD之后且在传输门TG晶体管T1关断时，将浮置扩散区FD上的电势电压值读取到电容器Cref上作为第一基准电压。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤50，来自光电二极管PD的电荷被部分地转移到浮置扩散区FD。此类将电荷从光电二极管PD部分地转移到浮置扩散区FD可通过为传输门TG晶体管T1(即，TGHi)使用不同工作电压实现。此类不同的工作电压在此特定实施例的上下文内，用于指定图1的像素传感器单元的不同动态范围选择。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤60，从光电二极管 PD新近转移到浮置扩散区FD的电荷导致浮置扩散区上的电压发生改变。在传输门TG晶体管T1导通时，该浮置扩散区电压被读取到电容器Csig2上作为第二信号。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤70，关断传输门TG晶体管T1。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤80，在传输门TG晶体管T1关断时，将浮置扩散区FD的电压值读取到电容器Csig上作为第一信号。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤90，导通传输门TG晶体管T1和重置门RG晶体管T2以再次重置光电二极管PD以及重置浮置扩散区FD。
作为图3的示意性过程流程图内的下一过程步骤100，关断重置门RG晶体管T2。
作为图3的示意性过程流程图内的最后过程步骤110，在传输门TG晶体管T1导通时，将浮置扩散区FD上的电压值读取到电容器Cref2上作为第二基准电容。
作为图3的示意性过程流程图内的上述过程步骤的结果，将获得电容器Cref上的第一基准电压和电容器Csig上的第一信号电压，这两个电压都是在传输门TG晶体管T1关断的情况下被从浮置扩散区FD读取到特定电容器Cref或Csig。同样作为图3的示意性过程流程图内的上述过程步骤的结果，将获得电容器Cref2上的第二基准电压和电容器Csig2上的第二信号电压，这两个电压都是在传输门TG晶体管T1导通的情况下被从浮置扩散区FD读取到特定电容器Cref2或Csig2。
本领域的技术人员将理解，在图3的过程流程图的上下文内将电压从浮置扩散区FD读取到特定电容器Cref、Csig、Cref2或Csig2通过导通行选择RS晶体管T4(在图1中)、导通CE列启用晶体管T6(在图2中)以及导通适当的互补通过门晶体管(用于将电势读取到Cref的REF和REFBAR；用于将电势读取到Csig的SIG和SIGBAR等)实现。从本领 域通常公知与节点CM相连的电流镜电路适当地偏置晶体管T5(典型偏置允许约1uA到约100uA的电流通过晶体管T5)。
从图3的示意性过程流程图内的上述过程序列，可容易地测量和确定差分电压值V(Csig)-V(Cref)和V(Csig2)-V(Cref2)。因此，差分电压值V(Csig)-V(Cref)是提供高增益、低噪声以及窄动态范围的正态低噪声相关双采样方法的结果。此特定数据集需要低电容浮置扩散区FD以为光电二极管上的低电平电荷获取最佳高增益。V(Csig2)-V(Cref2)数据集对应于无关双采样模式，此模式有效地增加浮置扩散区FD电容(增加的值为传输门TG晶体管T1的电容)以提供相对的低增益宽动态范围。此特定第二数据集还可借助传输门TG晶体管T1的可能特定偏置(即，TGHi)提供浮置扩散区电压的电平移位。
实际实例有助于提供上述实施例以及本发明的思路。对于此类实际实例，可以假设光电二极管PD上具有包含20个电子的信号。还可以假设浮置扩散区FD电容为1毫微微法拉。在将光电二极管PD上包含20个电子的电荷转移到浮置扩散区时，将观察到浮置扩散区FD上的电压发生改变，即20个电子x每个电子1.6e-19库伦/1e-15法拉＝3mV，其可通过传统的源极跟随器电路计算出来并被测量为电容器Csig和Cref上的电势之间的差。进一步假设标准放大器电路具有约1伏的动态范围，此范围在包括1毫微微法拉的浮置扩散区FD电容的上述数学分析的上下文之内，其提供了使用Csig和Cref计算包括大约6250个电子的电荷的能力。
作为进一步的实例，如果假设光电二极管具有包含20,000个电子的电荷，则还可以假设浮置扩散区FD电容为1毫微微法拉以及传输门TG晶体管T1电容(当传输门TG晶体管T1导通时)为2.5毫微微法拉。当只考虑1毫微微法拉的浮置扩散区FD电容时，20000个电子的电荷将导致浮置扩散区上的电压发生改变，即20000x每个电子1.6e-19库伦/1e-15法拉＝3.2V。这超出了标准3.3伏技术的放大器可以工作的范围。但是，当在将浮置扩散区FD电荷读取到电容器Csig2上时将2.5毫微微法拉的传输门TG晶体管电容包括到1毫微微法拉的浮置扩散区FD电容的情况下，可以 准确测量的电子电荷数将增加2.5倍。因此，对于此实例，测量的Csig2和Cref2上的电压差将为20000x每个电子1.6e-19库伦/3.5e-15法拉＝0.91V。
图4是示出根据上述实例的包含列电路的像素传感器单元的噪声特征(即，噪声对信号)的图。图4示出了低增益噪声LGN和高增益噪声HGN，它们均被确定为与读出链噪声结合的电子数的平方根。图4还示出了低增益重置噪声LGRN(被确定为波尔兹曼常数、温度以及浮置扩散区FD与传输门TG晶体管的总计电容的乘积的平方根(即，sqrt(kT(Cfd+Ctg)))以及不包括传输门TG晶体管电容的相应高增益重置噪声HGRN(即，sqrt(kT Cfd))。
图5示出了以传统(即，高增益)模式工作且不包括根据本发明的方法工作的列电路的CMOS图像传感器的平均响应-发光二极管(LED)驱动电压的图。如图5中的图形所示，信号能够准确地测量光响应，最多达约1.8V的LED电压，超出此电压，响应变为非线性。
图6示出了包括根据本发明的方法工作的列电路且以其低增益模式工作的CMOS图像传感器的平均测量响应-LED驱动电压的图。如图6中的图形所示，信号鉴别在1.5和3.8V间是可以接受的，当与低增益模式结合时，这允许测量值为0到3.8V。
上述实施例较具体地以及本发明较概括地构想了对所述实施例和本发明的若干扩展和增强。具体而言，浮置扩散区FD的电容可进一步降低到小于示例的1毫微微法拉，这样可增加CMOS图像传感器在窄动态范围区域的灵敏度。
此外，还可以增加传输门TG晶体管T1的电容，更高的总计浮置扩散区FD和传输门TG晶体管T1电容率将降低CMOS图像传感器在宽动态范围的灵敏度。
此外并如以上所建议的，为传输门TG晶体管激活电压(即，TGHi)使用特定中间值可被构想为用作电平移位器，后者将在浮置扩散区电荷或电势位于后级放大器内的情况下防止电位差。
从电路布局图和电路工作的角度，所述实施例和本发明还构想了通过将基准信号的初始读出提供给放大器而使用少于四个电容器Cref、Csig、Cref2以及Csig2，但是至少有两个电容器，或者备选地至少有三个电容器。
同样从电路布局图和电路工作的角度，所述实施例和本发明构想了使用图1中示出其示意性电路布局图的像素传感器单元以外的传感器单元(即，具有四个晶体管，它们并非旨在包括图2中示出其示意性电路布局图的列电路内包括的晶体管)。因此，所述实施例和本发明还构想了对具有四个以上晶体管和至少具有七个晶体管的像素传感器单元的适用性，前提是这些晶体管被适当包括在具有传输门TG晶体管T1和浮置扩散区FD的像素传感器单元内。
从电路设计的角度，本发明还构想了使用共享像素体系结构(即，其中两个像素传感器单元共享同一浮置扩散区以例如提供和使用一个重置门RG晶体管、一个源极跟随器SF晶体管、一个行选择RS晶体管，但是两个或四个传输门TG晶体管)。本发明还构想了切换干线(switched rail)体系结构，其中去除了行选择晶体管(即，非共享版本包括三个晶体管、双共享版本包括包含两个传输门晶体管的四个晶体管，以及四共享版本包括包含四个传输门晶体管的六个晶体管)。
此外，根据本发明的列电路体系结构可应用于许多其他常见的CMOS图像传感器体系结构。根据本发明的列电路不仅可以与非共享4T像素传感器单元结合使用，而且还可以与共享像素传感器单元体系结构(两个共享晶体管、四个共享晶体管)结合使用。根据本发明的列电路还可以与行选择晶体管结合使用，或与切换干线体系结构(共享和非共享)结合使用。根据本发明的列电路通常可与依赖于将光电二极管/光电栅中的电荷转移到浮置扩散区以实现电荷到电压转换的任何像素传感器单元体系结构结合使用。
图7示出了例如在半导体设计、制造和/或测试中使用的示例性设计流900的方块图。设计流900可随所设计的IC的类型而变化。例如，用于构建专用IC(ASIC)的设计流900可与用于设计标准组件的设计流900不 同。设计结构920优选地为设计过程910的输入并且可来自IP提供者、核心开发人员或其他设计公司、由设计流的操作员生成，或来自其他源。设计结构920包括图1和图2中示出的本发明的实施例，采用示意图或HDL、硬件描述语言(例如，Verilog、VHDL、C等)的形式。
设计结构920可包含在一个或多个机器可读介质上。例如，设计结构920可以是图1和图2中示出的本发明的实施例的文本文件或图形表示。设计过程910优选地将图1和图2中示出的本发明的实施例合成(或转换)为网表980，其中网表980例如是描述到集成电路设计内其他元件和电路的连接的连线、晶体管、逻辑门、控制电路、I/O、模型等的列表并记录在至少一个机器可读介质上。这可以是反复的过程，其中一次或多次地重新合成网表980，具体取决于电路的设计规范和参数。
设计过程910可包括使用各种输入；例如，来自库元件930的输入，所述库元件可包含一组常用元件、电路和器件，其中包括模型、布图和符号表示，对于给定制造技术(例如，不同的技术节点，32nm、45nm、90nm等)，还包括来自设计规范940、特征数据950、检验数据960、设计规则970以及测试数据文件985(其可包括测试模式和其他测试信息)的输入。设计过程910还可例如包括标准电路设计过程，如计时分析、检验、设计规则检查、放置和路由操作等。集成电路设计领域的技术人员将理解不偏离本发明的范围和精神的情况下设计过程901中使用的可能电子设计自动化工具和应用的范围。本发明的设计结构并不限于任何特定的设计流。
设计过程910优选地将图1和图2中示出的本发明的实施例连同任何附加集成电路设计或数据(如果适用)一起转换为第二设计结构990。设计结构990位于存储介质上，采用用于交换集成电路的布图数据的数据格式和/或符号数据格式(例如，以GDSII(GDS2)、GL1、OASIS、映射文件存储的信息，或任何其他适当的用于存储此类设计结构的格式)。设计结构990可包括诸如符号数据、映射文件、测试数据文件、设计内容文件、制造数据、布图参数、连线、金属层、过孔、形状、通过制造线路由的数据，以及半导体制造商实施图1和图2中所示的本发明的实施例所需 的任何其他数据之类的信息。设计结构990然后可继续到阶段995，例如，设计结构990：继续到流片、被发送到生产工厂、被发送到掩模工厂，被发送到另一设计工厂，被发送回客户等。
优选实施例是为了例示本发明，而非对本发明进行限制。可以对根据优选实施例的包含列电路的像素传感器单元的方法、材料、结构或尺寸做出修改或更改，同时仍提供根据本发明，并且进一步根据所附权利要求的包含列电路的像素传感器单元、用于制造所述像素传感器单元的设计结构或用于操作所述像素传感器单元的方法。
Claims (25)
1.一种像素传感器单元电路，包括：
光电二极管，其与传输门晶体管的第一源极/漏极区域串联耦合；
浮置扩散区，其与所述传输门晶体管的第二源极/漏极区域串联耦合；
列电路输出端，其通过与所述浮置扩散区相连的源极跟随器晶体管的栅极与所述浮置扩散区耦合，所述源极跟随器晶体管与行选择晶体管串联耦合，所述行选择晶体管的源极/漏极区域提供所述列电路输出端；以及
列电路，其与所述列电路输出端相连，所述列电路包括至少两个通过门晶体管，所述通过门晶体管具有与所述列电路输出端并联连接的第一源极/漏极区域，每个通过门晶体管还具有与单独的数据存储电容器串联连接的第二源极/漏极区域。
2.如权利要求1中所述的像素传感器单元电路，其中所述列电路包括两个单独的数据存储电容器。
3.如权利要求1中所述的像素传感器单元电路，其中所述列电路包括至少三个单独的数据存储电容器。
4.如权利要求1中所述的像素传感器单元电路，其中所述像素传感器单元电路包括至少四个未包括在所述列电路内的晶体管。
5.如权利要求1中所述的像素传感器单元电路，其中所述像素传感器单元电路包括至少六个未包括在所述列电路内的晶体管。
6.如权利要求1中所述的像素传感器单元电路，其中所述像素传感器单元电路包括共享像素体系结构。
7.如权利要求1中所述的像素传感器单元电路，其中所述像素传感器单元电路包括切换干线体系结构。
8.一种体现在机器可读介质中的装置，所述装置包括像素传感器单元电路，所述像素传感器单元电路包括：
光电二极管，其与传输门晶体管的第一源极/漏极区域串联耦合；
浮置扩散区，其与所述传输门晶体管的第二源极/漏极区域串联耦合；
列电路输出端，其通过与所述浮置扩散区相连的源极跟随器晶体管的栅极与所述浮置扩散区耦合，所述源极跟随器晶体管与行选择晶体管串联耦合，所述行选择晶体管的源极/漏极区域提供所述列电路输出端；以及
列电路，其与所述列电路输出端相连，所述列电路包括至少两个通过门晶体管，所述通过门晶体管具有与所述列电路输出端并联连接的第一源极/漏极区域，每个通过门晶体管还具有与单独的数据存储电容器串联连接的第二源极/漏极区域。
9.如权利要求8中所述的装置，其中所述装置包括网表。
10.如权利要求8中所述的装置，其中所述装置作为用于交换集成电路布图数据的数据格式存在于存储介质上。
11.如权利要求8中所述的装置，其中所述列电路包括两个单独的数据存储电容器。
12.如权利要求8中所述的装置，其中所述列电路包括至少三个单独的数据存储电容器。
13.如权利要求8中所述的装置，其中所述像素传感器单元电路包括至少四个未包括在所述列电路内的晶体管。
14.如权利要求8中所述的装置，其中所述像素传感器单元电路包括至少六个未包括在所述列电路内的晶体管。
15.如权利要求8中所述的装置，其中所述像素传感器单元电路包括共享像素体系结构。
16.如权利要求8中所述的装置，其中所述像素传感器单元电路包括切换干线体系结构。
17.一种用于操作像素传感器单元电路的方法，包括：
提供像素传感器单元，所述像素传感器单元包括：
光电二极管，其与传输门晶体管的第一源极/漏极区域串联耦合；
浮置扩散区，其与所述传输门晶体管的第二源极/漏极区域串联耦合；
列电路输出端，其通过与所述浮置扩散区相连的源极跟随器晶体 管的栅极与所述浮置扩散区耦合，所述源极跟随器晶体管与行选择晶体管串联耦合，所述行选择晶体管的源极/漏极区域提供所述列电路输出端；以及
列电路，其与所述列电路输出端相连，所述列电路包括至少两个通过门晶体管，所述通过门晶体管具有与所述列电路输出端并联连接的第一源极/漏极区域，每个通过门晶体管还具有与单独的数据存储电容器串联连接的第二源极/漏极区域；以及
至少将以下电荷读取到所述单独的数据存储电容器：
在所述传输门晶体管关断时来自所述浮置扩散区的第一基准电荷和第一信号电荷；以及
在所述传输门晶体管导通时来自所述浮置扩散区的第二基准电荷和不同于所述第一信号电荷的第二信号电荷。
18.如权利要求17中所述的方法，还包括：
以差分方式读取所述第一基准电荷和所述第一信号电荷以提供与所述像素传感器单元的第一动态范围关联的第一差分电压；以及
以差分方式读取所述第二基准电荷和所述第二信号电荷以提供与不同于所述像素传感器单元的所述第一动态范围的所述像素传感器单元的第二动态范围关联的第二差分电压。
19.如权利要求17中所述的方法，其中所述列电路包括两个单独的数据存储电容器。
20.如权利要求17中所述的方法，其中所述列电路包括至少三个单独的数据存储电容器。
21.如权利要求17中所述的方法，其中所述像素传感器单元电路包括四个未包括在所述列电路内的晶体管。
22.如权利要求17中所述的方法，其中所述像素传感器单元电路包括至少四个未包括在所述列电路内的晶体管。
23.如权利要求17中所述的方法，其中所述像素传感器单元电路包括至少六个未包括在所述列电路内的晶体管。
24.如权利要求17中所述的方法，其中所述像素传感器单元电路包括共享像素体系结构。
25.如权利要求17中所述的方法，其中所述像素传感器单元电路包括切换干线体系结构。
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