CN106842278A - 一种msm光电检测装置及其驱动方法、x射线探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种MSM光电检测装置及其驱动方法、X射线探测器，涉及光电探测技术领域，用于提升MSM光电检测装置的信噪比。该装置包括：包括：多个检测单元，任一检测单元包括：至少一个第一MSM结构、至少一个第二MSM结构、第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、阈值比较单元以及储能单元；第一控制单元用于控制输出/复位信号端与第一节点导通或断开；第二控制单元用于控制第一节点与第二MSM结构导通或断开；阈值比较单元用于输出导通控制信号或关断控制信号；第三控制单元用于在阈值比较单元输出的控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构导通或断开；储能单元用于存储电荷。本发明用于MSM光电检测装置的制造。

Description

一种MSM光电检测装置及其驱动方法、X射线探测器
技术领域
本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种MSM(金属-半导体-金属)光电检测装置及其驱动方法、X射线探测器。
背景技术
紫外探测技术是继红外探测技术之后发展起来的又一新型探测技术。紫外探测技术被广泛的应用于国防军事、天文学、环境监测、燃烧工程、水净化处理、火焰探测、生物效应、天际通信以及环境污染监测等领域，具有极高的军事和民用价值。
X射线(英文名称：X-Ray)探测器是一种将X射线能量转换为可供记录的电信号的装置。具体的，X射线探测器的工作原理为：发射端发射X射线，X射线穿过检测物体后照射在MSM光电检测装置上，MSM光电检测装置接受X射线照射产生光生载流子形成电压，且电压的大小与MSM光电检测装置接收的X射线的辐射强度成正比，进而根据电压的大小获取检测物体内部结，显示对检测物体的探测。此外，X射线探测器在发射端不发射X射线时，MSM光电检测装置也会产生电压，且电压的大小与MSM光电检测装置的受光面积正相关。其中，X射线探测器在发射端发射X射线时，MSM光电检测装置转换形成的电压称为光生电压，而X射线探测器在发射端不发射X射线时，MSM光电检测装置转换形成的电压称为暗态电压。当暗态电压较大时，而MSM光电检测装置产生的光生载流子较小时，暗态电压会在MSM光电检测装置输出电压正占较大比例，进而影响MSM光电检测装置的信噪比，影响X射线探测器探测结果的准确性。
发明内容
本发明的实施例提供一种MSM光电检测装置及其驱动方法、X射线探测器，用于提升MSM光电检测装置的信噪比。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种MSM光电检测装置，包括：多个检测单元，任一检测单元包括：至少一个第一MSM结构、至少一个第二MSM结构、第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、阈值比较单元以及储能单元；
所述第一MSM结构的第一金属层连接所述第一节点，所述第一MSM结构的第二金属层连接第一电平端；
所述第二MSM结构的第一金属层连接第二控制单元以及所述第三控制单元，所述第二MSM结构的第二金属层连接第一电平端；
所述第一控制单元连接输出/复位信号端、第一控制信号端以及所述第一节点，用于在所述第一控制信号端的第一控制信号的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点导通或断开；
所述第二控制单元还连接第二控制信号端和所述第一节点，用于在所述第二控制信号端的第二控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通或断开；
所述阈值比较单元连接所述输出/复位信号端和第三控制信号端，用在所述输出/复位信号端的电压大于阈值电压时在第三控制信号端输出导通控制信号，在所述输出/复位信号端输出的电压小于或等于阈值电压时在第三控制信号端输出关断控制信号；
所述第三控制单元还连接所述三控制信号端和所述第一节点，用于在所述第三控制信号端输出的导通控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通，或者在所述第三控制信号端输出的关断控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层断开；
所述储能单元连接所述第一节点以及所述第一电平端，用于存储电荷。
可选的，所述第一控制单元包括：第一晶体管；
所述第一晶体管的第一极连接所述输出/复位信号端，所述第一晶体管的第二极连接所述第一节点，所述第一晶体管的栅极连接所述第一控制信号端。
可选的，所述第二控制单元包括：第二晶体管；
所述第二晶体管的第一极连接所述第一节点，所述第二晶体管的第二极连接所述第二MSM结构的第一金属层，所述第二晶体管的栅极连接所述第二控制信号端。
可选的，所述第三控制单元包括：第三晶体管；
所述第三晶体管的第一极连接所述第一节点，所述第三晶体管的第二极连接所述第二MSM结构的第一金属层，所述第三晶体管的栅极连接所述第三控制信号端。
可选的，所述阈值比较单元包括：电压比较器；
所述电压比较器的第一输入端连接所述输出/复位信号端，所述电压比较器的第二输入端输入扫描信号，所述电压比较器的输出端连接所述第三控制信号端。
可选的，所述储能单元包括：第一电容；
所述第一电容的第一极连接所述第一节点，所述第一电容的第二极连所述第一电平端。
可选的，晶体管均为N型晶体管；或者晶体管均为P型晶体管。
第二方面，提供一种MSM光电检测装置的驱动方法，用于驱动第一方面任一项所述的MSM光电检测装置，所述方法包括：
第一阶段，所述输出/复位信号端输入复位信号；第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点导通；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通；
第二阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点断开；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通；所述存储单元存储所述第一MSM结构和所述第二MSM结构产生的电荷；
第三阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点导通；阈值比较单元比较所述输出/复位信号端的电压是否大于阈值电压；若是，在第三控制信号端输出导通控制信号，第三控制单元在所述第三控制信号端输出的导通控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通；若否，在第三控制信号端输出关断控制信号，第三控制单元在第三控制信号端输出的关断控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层断开；
第四阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点断开；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层断开；当所述第三阶段中所述输出/复位信号端的电压大于阈值电压时，第三控制单元保持所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层的导通，存储单元存储所述第一MSM结构和所述第二MSM结构产生的电荷；当所述第三阶段中所述输出/复位信号端的电压小于或等于阈值电压时，第三控制单元保持所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层的关断；所述存储单元存储所述第一MSM结构产生的电荷；
第五阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点导通，存储单元将存储的电荷在所述输出/复位信号端输出。
可选的，所述第一控制单元包括：第一晶体管；所述第一晶体管的第一极连接所述输出/复位信号端，所述第一晶体管的第二极连接所述第一节点，所述第一晶体管的栅极连接所述第一控制信号端；所述方法还包括：
第一阶段，所述第一晶体管为导通状态；
第二阶段，所述第一晶体管为截止状态；
第三阶段，所述第一晶体管为导通状态；
第四阶段，所述第一晶体管为截止状态；
第五阶段，所述第一晶体管为导通状态。
可选的，所述第二控制单元包括：第二晶体管；所述第二晶体管的第一极连接所述第一节点，所述第二晶体管的第二极连接所述第二MSM结构的第一金属层，所述第二晶体管的栅极连接所述第二控制信号端；所述方法还包括：
第一阶段，所述第二晶体管为导通状态；
第二阶段，所述第二晶体管为导通状态；
第三阶段，所述第二晶体管为导通状态；
第四阶段，所述第二晶体管为截止状态；
第五阶段，所述第二晶体管为截止状态。
可选的，所述第三控制单元包括：第三晶体管；所述第三晶体管的第一极连接所述第一节点，所述第三晶体管的第二极连接所述第二MSM结构的第一金属层，所述第三晶体管的栅极连接所述第三控制信号端；所述方法还包括：
第三阶段，当所述输出/复位信号端的电压大于阈值电压时，所述第三晶体管为导通状态；当所述输出/复位信号端的电压小于或等于阈值电压时，所述第三晶体管为导通状态；
第四阶段，当在第三阶段中所述第三晶体管为导通状态时，所述第三晶体管为导通状态；当在第三阶段中所述第三晶体管为截止状态时，所述第三晶体管为截止状态。
可选的，所述阈值比较单元包括：电压比较器；所述电压比较器的第一输入端连接所述输出/复位信号端，所述电压比较器的第二输入端输入扫描信号，所述电压比较器的输出端连接所述第三控制信号端；
第三阶段，控制所述扫描信号的电压为阈值电压；
第四阶段，当在第三阶段中所述电压比较器的输出端输出导通控制信号时，所述电压比较器的输出端输出导通控制信号；当在第三阶段中所述电压比较器的输出端输出关断控制信号时，所述电压比较器的输出端输出关断控制信号。
可选的，晶体管均为N型晶体管；或者晶体管均为P型晶体管。
第三方面，提供一种X射线探测器，包括第一方面任一项所述的MSM光电检测装置。
本发明实施例提供的MSM光电检测装置，包括多个检测单元，任一检测单元包括：至少一个第一MSM结构、至少一个第二MSM结构、第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、阈值比较单元以及储能单元；其中，第一控制单元用于在第一控制信号端的第一控制信号的控制下将输出/复位信号端与第一节点导通或断开；第二控制单元用于在第二控制信号端的第二控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层导通或断开；阈值比较单元用在输出/复位信号端的电压大于阈值电压时在第三控制信号端输出导通控制信号，在输出/复位信号端的电压小于或等于阈值电压时在第三控制信号端输出关断控制信号；第三控制单元用于在第三控制信号端输出的导通控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层导通，或者在第三控制信号端输出的关断控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层断开；MSM光电检测装置的受光面积的大小与暗态电压的大小正相关，本发明实施例中将一个检测单元的受光面积分成第一MSM结构和第二MSM结构两部分，在第一MSM结构产生的光电压小于或等于阈值电压时，在第三控制信号端输出关断控制信号，第三控制单元关断控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层断开，即在MSM结构产生的光生载流子较小时，断开调节MSM与输出/复位信号端的连接，仅通过第一MSM结构产生的暗态电压；由于减小了检测单元的受光面积，所以可以减小检测单元产生的暗态电压，进而减小暗态电压在输出/复位信号端输出的电压中的占比，因此本发明实施例可以提升MSM光电检测装置的信噪比。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的MSM光电检测装置的示意性结构图之一；
图2为本发明实施例提供的MSM光电检测装置的示意性结构图之二；
图3为本发明实施例提供的MSM光电检测装置的电路图；
图4为本发明实施例提供的MSM光电检测装置的驱动方法的步骤流程图；
图5为本发明实施例提供的MSM光电检测装置的信号时序状态图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所有实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管(英文名称：Thin FilmTransistor，简称：TFT)或场效应管或金属-氧化物-半导体晶体管(英文名称：Metal-Oxide-semiconductor，简称：MOS管)其他特性相同的器件，根据在电路中的作用本发明的实施例所采用的晶体管主要为开关晶体管。由于这里采用的开关晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。在本发明实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中源极称为第一极，漏极称为第二极。按附图中的形态规定晶体管的中间端为栅极、信号输入端为源极、信号输出端为漏极。此外本发明实施例所采用的开关晶体管包括P型开关晶体管和N型开关晶体管两种，其中，P型开关晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止，N型开关晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。
还需要说明的是，为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。
本发明的实施例提供一种MSM光电检测装置，参照图1所示，MSM光电检测装置包括多个检测单元，任一检测单元包括：至少一个第一MSM结构11、至少一个第二MSM结构12、第一控制单元13、第二控制单元14、第三控制单元15、阈值比较单元16以及储能单元17。
需要说明的是，图1中以一个检测单元中包括一个第一MSM结构11和一个第二MSM结构12为例进行说明，但本发明实施例并不限定于此，在上述实施例的基础上第一MSM结构11和第二MSM结构12的数量还可以为其他数量。例如：一个检测单元中包括三个MSM结构，其中一个为第一MSM结构11，其余两个为第二MSM结构12；再例如：一个检测单元中包括四个MSM结构，其中两个为第一MSM结构11，其余两个为第二MSM结构12。此外，本发明实施例中对第一MSM结构11和第二MSM结构12的受光面积的大小也不做限定，本领域技术人员可以根据需求以任意比例来设置第一MSM结构11和第二MSM结构12的受光面积。
以下参照图1对上述实施例提供的MSM光电检测装置的一个检测单元中的MSM结构11、MSM结构12以及各个功能单元的连接关系、在MSM光电检测装置中所起的作用进行详细说明。
第一MSM结构11的第一金属层111连接第一节点a，第一MSM结构11的第二金属层112连接第一电平端V_Bias。
第二MSM结构12的第一金属层121连接第二控制单元14以及第三控制单元15，第二MSM结构12的第二金属层122连接第一电平端V_Bias。
由于任一个MSM结构MSM光电检测装置中的作用等效为一个可以产生光生载流子的二极管，因此上述图1所示MSM光电检测装置还可以等效为图2所示的MSM光电检测装置。
第一控制单元13连接输出/复位信号端R/O、第一控制信号端VG1以及第一节点a，用于在第一控制信号端VG1的第一控制信号的控制下将输出/复位信号端R/O与第一节点a导通或断开。
第二控制单元14还连接第二控制信号端VG2和第一节点a，用于在第二控制信号端VG2的第二控制信号的控制下将第一节点a与第二MSM结构12的第一金属层121导通或断开。
阈值比较单元16连接输出/复位信号端R/O和第三控制信号端VFB，用在输出/复位信号端R/O的电压大于阈值电压时在第三控制信号端VFB输出导通控制信号，在输出/复位信号端R/O输出的电压小于或等于阈值电压时在第三控制信号端VFB输出关断控制信号。
其中，本发明实施例中不限定阈值电压的具体大小，本领域技术人员可以根据第一MSM结构11的受光面积以及对MSM光电检测装置输出检测信号的信噪比的要求来设定，且当第一MSM结构11的受光面积越大、对MSM光电检测装置输出检测信号的信噪比的要求越高，则阈值阈值电压应设定的越大。此外，阈值电压还可以设为一个动态调整的值，在MSM光电检测装置使用过程中可以根据实际需求对阈值电压的大小进行调节，从而适应不同的使用场景。
第三控制单元15还连接三控制信号端VFB和第一节点a，用于在第三控制信号端VFB输出的导通控制信号的控制下将第一节点a与第二MSM结构12的第一金属层121导通，或者在第三控制信号端VFB输出的关断控制信号的控制下将第一节点a与第二MSM结构12的第一金属层121断开。
储能单元16连接第一节点a以及第一电平端V_Bias，用于存储电荷。
本发明实施例提供的MSM光电检测装置，包括多个检测单元，任一检测单元包括：至少一个第一MSM结构、至少一个第二MSM结构、第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、阈值比较单元以及储能单元；其中，第一控制单元用于在第一控制信号端的第一控制信号的控制下将输出/复位信号端与第一节点导通或断开；第二控制单元用于在第二控制信号端的第二控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层导通或断开；阈值比较单元用在输出/复位信号端的电压大于阈值电压时在第三控制信号端输出导通控制信号，在输出/复位信号端的电压小于或等于阈值电压时在第三控制信号端输出关断控制信号；第三控制单元用于在第三控制信号端输出的导通控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层导通，或者在第三控制信号端输出的关断控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层断开；MSM光电检测装置的受光面积的大小与暗态电压的大小正相关，本发明实施例中将一个检测单元的受光面积分成第一MSM结构和第二MSM结构两部分，在第一MSM结构产生的光电压小于或等于阈值电压时，在第三控制信号端输出关断控制信号，第三控制单元关断控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层断开，即在MSM结构产生的光生载流子较小时，断开调节MSM与输出/复位信号端的连接，仅通过第一MSM结构产生的暗态电压；由于减小了检测单元的受光面积，所以可以减小检测单元产生的暗态电压，进而减小暗态电压在输出/复位信号端输出的电压中的占比，因此本发明实施例可以提升MSM光电检测装置的信噪比。
进一步的，本发明实施例提供一种上述MSM光电检测装置的具体实现方式。参照图3所示，第一控制单元13包括：第一晶体管T1；
第一晶体管T1的第一极连接输出/复位信号端R/O，第一晶体管T1的第二极连接第一节点a，第一晶体管T1的栅极连接第一控制信号端VG1。
第二控制单元14包括：第二晶体管T2；
第二晶体管T2的第一极连接第一节点a，第二晶体管T2的第二极连接第二MSM结构12的第一金属层121，第二晶体管T2的栅极连接第二控制信号端VG2。
第三控制单元15包括：第三晶体管T3；
第三晶体管T3的第一极连接第一节点a，第三晶体管T3的第二极连接第二MSM结构12的第一金属层121，第三晶体管T3的栅极连接第三控制信号端VFB。
可选的，阈值比较单元16包括：电压比较器161；
电压比较器161的第一输入端Input1连接输出/复位信号端R/O，电压比较器161的第二输入端Input2输入扫描信号，电压比较器161的输出端连接第三控制信号端VFB。
当然，在上述实施例的基础上本领域技术人员也可以通过其他器件或电路来实现上述实施例中的阈值比较单元16，但这都属于本发明实施例的合理变通方案，因此均属于本发明的保护范围之内。
储能单元16包括：第一电容CST；
第一电容CST的第一极连接第一节点a，第一电容CST的第二极连第一电平端V_Bias。
本发明在一实施例提供一种MSM光电检测装置的驱动方法，该MSM光电检测装置的驱动方法用于驱动上述任一实施例提供的MSM光电检测装置。具体的参照图4所示，该方法包括如下步骤：
S41、第一阶段，输出/复位信号端输入复位信号；第一控制单元在第一控制信号端的控制下将输出/复位信号端与第一节点导通；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层导通。
S42、第二阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将输出/复位信号端与第一节点断开；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层导通；存储单元存储第一MSM结构和第二MSM结构产生的电荷。
S43、第三阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将输出/复位信号端与第一节点导通；阈值比较单元比较输出/复位信号端的电压是否大于阈值电压；若是，在第三控制信号端输出导通控制信号，第三控制单元在第三控制信号端输出的导通控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层导通；若否，在第三控制信号端输出关断控制信号，第三控制单元在第三控制信号端输出的关断控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层断开。
S44、第四阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将输出/复位信号端与第一节点断开；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层断开；当第三阶段中输出/复位信号端的电压大于阈值电压时，第三控制单元保持第一节点与第二MSM结构的第一金属层的导通，存储单元存储第一MSM结构和第二MSM结构产生的电荷；当第三阶段中输出/复位信号端的电压小于或等于阈值电压时，第三控制单元保持第一节点与第二MSM结构的第一金属层的关断；存储单元存储第一MSM结构产生的电荷。
S45、第五阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将输出/复位信号端与第一节点导通，存储单元将存储的电荷在输出/复位信号端输出。
可选的，当第一控制单元13包括：第一晶体管T1；第一晶体管T1的第一极连接输出/复位信号端R/O，第一晶体管T1的第二极连接第一节点a，第一晶体管T1的栅极连接第一控制信号端VG1时，方法还包括：
第一阶段，第一晶体管T1为导通状态；
第二阶段，第一晶体管T1为截止状态；
第三阶段，第一晶体管T1为导通状态；
第四阶段，第一晶体管T1为截止状态；
第五阶段，第一晶体管T1为导通状态。
可选的，当第二控制单元14包括：第二晶体管T2；
第二晶体管T2的第一极连接第一节点a，第二晶体管T2的第二极连接第二MSM结构12的第一金属层121，第二晶体管T2的栅极连接第二控制信号端VG2时，方法还包括：
第一阶段，第二晶体管T2为导通状态；
第二阶段，第二晶体管T2为导通状态；
第三阶段，第二晶体管T2为导通状态；
第四阶段，第二晶体管T2为截止状态；
第五阶段，第二晶体管T2为截止状态。
可选的，当第三控制单元15包括：第三晶体管T3；第三晶体管T3的第一极连接第一节点a，第三晶体管T3的第二极连接第二MSM结构12的第一金属层121，第三晶体管T3的栅极连接第三控制信号端VFB时，方法还包括：
第三阶段，当输出/复位信号端R/O的电压大于阈值电压时，第三晶体管T3为导通状态；当输出/复位信号端R/O的电压小于或等于阈值电压时，第三晶体管T3为导通状态；
第四阶段，当在第三阶段中第三晶体管T3为导通状态时，第三晶体管T3为导通状态；当在第三阶段中第三晶体管T3为截止状态时，第三晶体管T3为截止状态。
可选的，阈值比较单元16包括：电压比较器161；电压比较器161的第一输入端Input1连接输出/复位信号端R/O，电压比较器161的第二输入端Input2输入扫描信号，电压比较器161的输出端连接第三控制信号端VFB；
第三阶段，控制扫描信号的电压为阈值电压；
第四阶段，当在第三阶段中电压比较器161的输出端Output输出导通控制信号时，电压比较器161的输出端Output输出导通控制信号；当在第三阶段中电压比较器161的输出端Output输出关断控制信号时，电压比较器161的输出端Output输出关断控制信号。
具体的，可以通过调节电压比较器161的第二输入端Input2输入的电压来控制电压比较器161的输出端Output输出的信号。例如：当需要控制电压161的输出端Output输出高电平信号时，可以通过使扫描信号的电压为一个小于输出/复位信号端R/O的电压，例如：使扫描信号的电压为接地电压，从而控制控制电压161的输出端Output输出高电平信号；再例如：当需要控制电压161的输出端Output输出低电平信号时，可以通过使扫描信号的电压为一个大于输出/复位信号端R/O的电压，从而控制控制电压161的输出端Output输出低电平信号。
以下上述图3所示MSM光电检测装置中各个晶体管均为栅极低电平时导通的P型晶体管为例对图1/2/3所示的MSM光电检测装置以及图4所示的MSM光电检测装置的驱动方法的原理进行说明。其中，各个信号的时序状态如图5所示，具体的，图5示出了输出/复位信号端R/O的复位信号、第一控制信号端VG1的第一控制信号、第二控制信号端VG2的第二控制信号以及第三控制信号端VFB的第三控制信号的时序状态示意图。图5所示时序状态示意图包括5个阶段，其分别为：第一阶段t1、第二阶段t2、第三阶段t3、第四阶段t4以及第五阶段t5。
在第一阶段t1时，第一控制信号端VG1的第一控制信号为低电平，因此第一晶体管T1导通，第二控制信号端VG2的第二控制信号为低电平，因此第二晶体管T2导通；输出/复位信号端R/O输入复位信号，复位信号通过第一晶体管T1、第一节点a、第二晶体管T2写入到第一MSM结构11的第一金属层111、第二MSM结构12的第一金属层121以及第一电容CST的第一极，第一电容CST充电。
在第二阶段t2时，第一控制信号端VG1的第一控制信号为高电平，因此第一晶体管T1截止，第二控制信号端VG2的第二控制信号为低电平，因此第二晶体管T2导通；第一MSM结构11和第二MSM结构12在光照下半导体层产生光生载流子，第一电容CST在光生载流子、第一电平端V-Bias的作用下充放电，使第一电容CST两级的电压发生变化。
在第三阶段t3时，第一控制信号端VG1的第一控制信号为低电平，因此第一晶体管T1导通，第二控制信号端VG2的第二控制信号为低电平，因此第二晶体管T2导通；由于第一晶体管T1导通，所以阈值检测单元16可以检测第一电容CST上存储的电压是否大于第一阈值。此时第一电容CST上存储的电压与第一MSM结构11和第二MSM结构12在光照下半导体层产生光生载流子之和相关。当此时第一电容CST上存储的电压大于阈值电压时，表明此时MSM结构11和第二MSM结构12在光照下半导体层产生光生载流子较多，暗态电压所占比例较小，对信噪比的影响较小，因此可以保持MSM结构11的第一金属层111和第二MSM结构12的第一金属层121连接，阈值检测单元16在第三控制信号端VFB输出低电平信号(如图5中FVB1所示)，第三晶体管导通。当此时第一电容CST上存储的电压小于或等于阈值电压时，表明此时MSM结构11和第二MSM结构12在光照下半导体层产生光生载流子较少，暗态电压所占比例较大，对信噪比的影响较大，因此需要关断MSM结构11的第一金属层111和第二MSM结构12的第一金属层121的连接，阈值检测单元16在第三控制信号端VFB输出高电平信号(如图5中FVB2所示)，第三晶体管截止。
在第四阶段t4时，第一控制信号端VG1的第一控制信号为高电平，因此第一晶体管T1截止，第二控制信号端VG2的第二控制信号为高电平，因此第二晶体管T2截止，第三控制信号端VFB的第三控制信号与第三阶段t3时保持相同。当在第三阶段t3中阈值检测单元16在第三控制信号端VFB输出低电平信号，第三晶体管T3导通时，在第四阶段t4中阈值检测单元16仍在第三控制信号端VFB输出低电平信号，第三晶体管T3仍导通，第一MSM结构11和第二MSM结构12在光照下半导体层产生光生载流子，第一电容CST在光生载流子、第一电平端V-Bias的作用下充放电，使第一电容CST两级的电压发生变化。当在第三阶段t3中阈值检测单元16在第三控制信号端VFB输出高电平信号，第三晶体管T3截止时，在第四阶段t4中阈值检测单元16仍在第三控制信号端VFB输出高电平信号，第三晶体管T3仍截止，第一MSM结构11和第二MSM结构12在光照下半导体层产生光生载流子，由于第二晶体管T2与第三晶体管T3均截止，所以第二MSM结构12产生的光生载流子无法流入第一电容CST中，仅在第一MSM结构11产生的光生载流子、第一电平端V-Bias的作用下充放电，使第一电容CST两级的电压发生变化。
在第五阶段t5时，第一控制信号端VG1的第一控制信号为低电平，因此第一晶体管T1导通，第二控制信号端VG2的第二控制信号为高电平，因此第二晶体管T2截止；由于第一晶体管T1导通，所以可以读出第一电容CST上存储的电荷，且将此阶段读出的第一电容CST上存储的电荷作为最终检测信号。
需要说明的是，在第一阶段t1和第二阶段t2中第二晶体管T2导通，因此无论第三晶体管T3导通或截止，第一节点a均匀与第二MSM结构12的第一金属层121导通，因此在第一阶段t1和第二阶段t2中不限定第三晶体管T3的状态；即在第一阶段t1和第二阶段t2中第三晶体管T3可以为导通状态也可以为截止状态。在第五阶段t5中，第二晶体管T2截止且此阶段会读出的第一电容CST上存储的电压，若在第四阶段第三晶体管T3导通，则第五阶段中第三晶体管T3导通或截止不会影响CST上存储的电压，因此第三晶体管T3可以为导通状态也可以为截止状态；而若第四阶段第三晶体管T3截止，则第五阶段中第三晶体管T3需要继续截止，否则第二MSM结构12产生的光生载流子还会在第五阶段t5时影响CST上存储的电压，进而影响最终检测信号的准确性，因此需保持第三晶体管T3状态仍与第三阶段t3以及第四阶段t4相同。
进一步的，上述实施例中的MSM光电检测装置中所有晶体管还可以均为栅极高电平时导通的N型晶体管，若所有晶体管均为N型晶体管，则只需要重新调整MSM光电检测装置各个输入信号的时序状态即可，例如：将图5第一阶段t1中第一控制信号端VG1的第一控制信号调整为高电平，第一阶段t1中第二控制信号端VG2的第二控制信号调整为高电平，其他信号阶段的信号也调整为相位相反的时序信号。
再进一步的，上述MSM光电检测装置中也可以同时采用N型晶体管和P型晶体管，此时需保证MSM光电检测装置中通过同一个时序信号或电压控制的晶体管需要采用相同的类型，当然这都是本领域的技术人员依据本发明的实施例可以做出的合理变通方案，因此均应为本发明的保护范围，然而考虑到晶体管的制程工艺，由于不同类型的晶体管的有源层掺杂材料不相同，因此MSM光电检测装置中采用统一类型的晶体管更有利于简化MSM光电检测装置的制程工艺。
本发明一实施例提供一种X射线探测器，包括上述实施例提供的任一种MSM光电检测装置。
本发明实施例中将X射线探测器的MSM光电检测装置的一个检测单元的受光面积分成第一MSM结构和第二MSM结构两部分，在第一MSM结构产生的电压小于或等于阈值电压时，在第三控制信号端输出关断控制信号，第三控制单元关断控制信号的控制下将第一节点与第二MSM结构的第一金属层断开，即在MSM结构产生的光生载流子较小时，断开调节MSM与输出/复位信号端的连接，仅通过第一MSM结构产生的暗态电压；由于减小了检测单元的受光面积，所以可以减小检测单元产生的暗态电压，进而减小暗态电压在输出/复位信号端输出的电压中的占比，因此本发明实施例可以提升MSM光电检测装置的信噪比，进而提升X射线探测器检测结果的准确性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种MSM光电检测装置，其特征在于，包括多个检测单元，任一检测单元包括：至少一个第一MSM结构、至少一个第二MSM结构、第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、阈值比较单元以及储能单元；
所述第一MSM结构的第一金属层连接所述第一节点，所述第一MSM结构的第二金属层连接第一电平端；
所述第二MSM结构的第一金属层连接第二控制单元以及所述第三控制单元，所述第二MSM结构的第二金属层连接第一电平端；
所述第一控制单元连接输出/复位信号端、第一控制信号端以及所述第一节点，用于在所述第一控制信号端的第一控制信号的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点导通或断开；
所述第二控制单元还连接第二控制信号端和所述第一节点，用于在所述第二控制信号端的第二控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通或断开；
所述阈值比较单元连接所述输出/复位信号端和第三控制信号端，用在所述输出/复位信号端的电压大于阈值电压时在第三控制信号端输出导通控制信号，在所述输出/复位信号端输出的电压小于或等于阈值电压时在第三控制信号端输出关断控制信号；
所述第三控制单元还连接所述三控制信号端和所述第一节点，用于在所述第三控制信号端输出的导通控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通，或者在所述第三控制信号端输出的关断控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层断开；
所述储能单元连接所述第一节点以及所述第一电平端，用于存储电荷。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一控制单元包括：第一晶体管；
所述第一晶体管的第一极连接所述输出/复位信号端，所述第一晶体管的第二极连接所述第一节点，所述第一晶体管的栅极连接所述第一控制信号端。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二控制单元包括：第二晶体管；
所述第二晶体管的第一极连接所述第一节点，所述第二晶体管的第二极连接所述第二MSM结构的第一金属层，所述第二晶体管的栅极连接所述第二控制信号端。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第三控制单元包括：第三晶体管；
所述第三晶体管的第一极连接所述第一节点，所述第三晶体管的第二极连接所述第二MSM结构的第一金属层，所述第三晶体管的栅极连接所述第三控制信号端。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阈值比较单元包括：电压比较器；
所述电压比较器的第一输入端连接所述输出/复位信号端，所述电压比较器的第二输入端输入扫描信号，所述电压比较器的输出端连接所述第三控制信号端。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储能单元包括：第一电容；
所述第一电容的第一极连接所述第一节点，所述第一电容的第二极连所述第一电平端。
7.根据权利要求2-4任一项所述的装置，其特征在于，晶体管均为N型晶体管；或者晶体管均为P型晶体管。
8.一种MSM光电检测装置的驱动方法，其特征在于，用于驱动权利要求1-7任一项所述的MSM光电检测装置，所述方法包括：
第一阶段，所述输出/复位信号端输入复位信号；第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点导通；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通；
第二阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点断开；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通；所述存储单元存储所述第一MSM结构和所述第二MSM结构产生的电荷；
第三阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点导通；阈值比较单元比较所述输出/复位信号端的电压是否大于阈值电压；若是，在第三控制信号端输出导通控制信号，第三控制单元在所述第三控制信号端输出的导通控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层导通；若否，在第三控制信号端输出关断控制信号，第三控制单元在第三控制信号端输出的关断控制信号的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层断开；
第四阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点断开；第二控制单元在第二控制信号端的控制下将所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层断开；当所述第三阶段中所述输出/复位信号端的电压大于阈值电压时，第三控制单元保持所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层的导通，存储单元存储所述第一MSM结构和所述第二MSM结构产生的电荷；当所述第三阶段中所述输出/复位信号端输出的电压小于或等于阈值电压时，第三控制单元保持所述第一节点与所述第二MSM结构的第一金属层的关断；所述存储单元存储所述第一MSM结构产生的电荷；
第五阶段，第一控制单元在第一控制信号端的控制下将所述输出/复位信号端与所述第一节点导通，存储单元将存储的电荷在所述输出/复位信号端输出。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一控制单元包括：第一晶体管；所述第一晶体管的第一极连接所述输出/复位信号端，所述第一晶体管的第二极连接所述第一节点，所述第一晶体管的栅极连接所述第一控制信号端；所述方法还包括：
第一阶段，所述第一晶体管为导通状态；
第二阶段，所述第一晶体管为截止状态；
第三阶段，所述第一晶体管为导通状态；
第四阶段，所述第一晶体管为截止状态；
第五阶段，所述第一晶体管为导通状态。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二控制单元包括：第二晶体管；所述第二晶体管的第一极连接所述第一节点，所述第二晶体管的第二极连接所述第二MSM结构的第一金属层，所述第二晶体管的栅极连接所述第二控制信号端；所述方法还包括：
第一阶段，所述第二晶体管为导通状态；
第二阶段，所述第二晶体管为导通状态；
第三阶段，所述第二晶体管为导通状态；
第四阶段，所述第二晶体管为截止状态；
第五阶段，所述第二晶体管为截止状态。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第三控制单元包括：第三晶体管；所述第三晶体管的第一极连接所述第一节点，所述第三晶体管的第二极连接所述第二MSM结构的第一金属层，所述第三晶体管的栅极连接所述第三控制信号端；所述方法还包括：
第三阶段，当所述输出/复位信号端的电压大于阈值电压时，所述第三晶体管为导通状态；当所述输出/复位信号端的电压小于或等于阈值时，所述第三晶体管为导通状态；
第四阶段，当在第三阶段中所述第三晶体管为导通状态时，所述第三晶体管为导通状态；当在第三阶段中所述第三晶体管为截止状态时，所述第三晶体管为截止状态。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述阈值比较单元包括：电压比较器；所述电压比较器的第一输入端连接所述输出/复位信号端，所述电压比较器的第二输入端输入扫描信号，所述电压比较器的输出端连接所述第三控制信号端；
第三阶段，控制所述扫描信号的电压为阈值电压；
第四阶段，当在第三阶段中所述电压比较器的输出端输出导通控制信号时，所述电压比较器的输出端输出导通控制信号；当在第三阶段中所述电压比较器的输出端输出关断控制信号时，所述电压比较器的输出端输出关断控制信号。
13.根据权利要求9-11任一项所述的方法，其特征在于，晶体管均为N型晶体管；或者晶体管均为P型晶体管。
14.一种X射线探测器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的MSM光电检测装置。
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