CN107180844A - 一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器及其工作方法 - Google Patents

一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器及其工作方法。其探测器单元包括形成在同一P型半导体衬底上方的复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管，复合介质栅MOS电容实现探测器的感光功能，复合介质栅晶体管实现探测器的读取功能；复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管在衬底中通过浅槽隔离区隔开，两者的结构均为：在衬底上方依次设有底层绝缘介质层、浮栅、顶层绝缘介质层和控制栅极，浮栅和控制栅极由复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管共用，控制栅极并排设置两个以上；复合介质栅晶体管在衬底中还设有源极和漏极。本发明通过选用不同的控制栅极可以实现成像的高动态范围和变增益的功能。

Description

一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器及其工作方法
技术领域
本发明涉及成像探测器件，尤其是红外、可见光波段至紫外波段的成像探测器件的结构、工作机制，更重要的是通过多控制栅的方案实现了在器件层次上对于增益的调控，实现成像的高动态范围。具体是涉及一种具有多控制栅的复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器及其工作方法。
背景技术
成像探测器在军事民用等各个领域都有很大的应用。当前发展的主要成像探测器是CCD和CMOS-APS。CCD出现较早，技术相对比较成熟，它的基本结构是一列列MOS电容串联，通过电容上面电压脉冲时序控制半导体表面势阱的产生和变化，进而实现光生电荷信号的存储和转移读出。也正是由于这个信号转移特点，电荷转移速度很受限制，所以成像速度不高。另外由于是电容串联，一个电容有问题会影响整行信号的传输，所以对工艺要求极高，成品率和成本不够理想。CMOS-APS每个像素采用二极管和晶体管组成，每个像素都是相互独立的，在整个信号传输过程中不需要串行移动电荷，某一个像素出现问题不影响其它像素性能，克服了CCD在此方面的缺点，所以对工艺要求也不是那么苛刻。COMS由于采用单点信号传输，通过简单的X-Y寻址技术，允许从整个排列、部分甚至单元来读出数据，从而提高寻址速度，实现更快的信号传输。不过CMOS-APS每个像素由多个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路)，使得每个像素的感光区域只占据像素本身很小的表面积，灵敏度、动态范围和分辨率相对较小。
现实中，有些场景包含非常宽的光强的范围，其差异有时能够超过100dB甚至更多。而现有的主流的固态图像传感器的动态范围如下：
高端CCD 78dB
消费级CCD 66dB
消费级CMOS-APS 54dB
可见，除了高端的CCD，其它的图像传感器难以满足高动态范围场景的成像需求。而高端CCD的价格又过于昂贵。
综上，通过比较这两种主流成像探测器，可以发现它们各有优劣。为了能够结合它们各自的优势，需要提出一种基于标准CMOS工艺并能够克服传统CMOS-APS的缺点的成像探测器，并能够实现高动态范围成像。专利CN102938409A虽然提出了一种新型的双晶体管光敏探测器，一定程度上实现了低暗电流和高量子效率，但是并不能够控制增益，在高动态范围的场景中难以应用，不能突破现有的CMOS-APS的动态范围瓶颈。
发明内容
本发明的目的是基于复合介质栅MOSFET光敏探测器，提出一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器及其工作方法。通过复合介质栅MOS电容实现探测器的感光功能，复合介质栅晶体管实现探测器的读取功能，并通过设计多个控制栅实现在器件层次上对于光响应增益的调控，从而实现成像的高动态范围。
本发明采用的技术方案如下：
一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器，探测器单元包括形成在同一P型半导体衬底上方的复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管，其中，复合介质栅MOS电容实现探测器的感光功能，复合介质栅晶体管实现探测器的读取功能；所述复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管在衬底中通过浅槽隔离区隔开，两者的结构均为：在衬底上方依次设有底层绝缘介质层、浮栅、顶层绝缘介质层和控制栅极，其中，浮栅和控制栅极由所述复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管共用，所述控制栅极并排设置两个以上；所述复合介质栅晶体管在衬底中还设有源极和漏极。
所述探测器单元排列构成探测器阵列，在探测器阵列中，每一列探测器单元的复合介质栅晶体管的漏端相连形成位线i，其中i为任意正整数，其最大值为探测器阵列的列数；所有探测器单元的复合介质栅晶体管的源端相连形成公用源；每一行探测器单元的多个控制栅极分别相连形成字线j_N，其中j为任意正整数，其最大值为探测器阵列的行数，N为控制栅极的个数；所有探测器单元的衬底共用。
本发明一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器的工作方法，包括如下步骤：
(1)光电子的收集：在选定的控制栅极上加正电压，衬底上加负电压，将在P型半导体衬底耗尽区中形成的光电子收集到复合介质栅MOS电容的衬底和底层介质层的界面处；
(2)光电子的读出放大：由于复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管共用浮栅，复合介质栅MOS电容在曝光过程中收集到的光电子是可以通过电荷耦合效应被复合介质栅晶体管读到的；将复合介质栅晶体管的源极接地，衬底保持曝光过程中所加的负电压不变，漏极接上合适的正电压，给选定的控制栅极加上一个合适的斜坡电压来扫描阈值；通过对阈值电压的直接测量，即测量曝光前后阈值电压的两个值来进行比较，以确定光信号的大小，得到阈值电压的变化量和复合介质栅MOS电容收集到的电子电荷量之间的关系如下：
其中，ΔVT为曝光前后阈值电压的变化量，C1为浮栅与复合介质栅MOS电容的底层介质层表面之间的电容，C2为浮栅与选定的控制栅极之间的电容，Q为复合介质栅MOS电容曝光时收集到的光电子电荷量；
(3)复位：在探测器选定的控制栅极上加负偏压，衬底和复合介质栅晶体管的源极都接地，一定时间后，原先积聚在复合介质栅MOS电容的衬底和底层介质层界面处的光电子在电场的作用下从地漏走。
所述步骤(2)中，通过选用不同的控制栅极来调节电容C2的大小，进而选择适当的探测器传递函数，最终实现探测器对于光响应增益的调控，具体方法如下：
如果选定的控制栅极只有一个，此时的C2＝C2_i，C2_i为第i个控制栅极与浮栅之间的电容，且i＝1，…N，则探测器的增益为：
如果选定的控制栅极有多个，此时的C2＝C2_i+…+C2_j，C2_j为第j个控制栅极与浮栅之间的电容，且j＝1，…N，则探测器的增益为：
本发明多控制栅复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器对光电子收集、响应机理如下：在选定的控制栅极(控制栅1或控制栅2或控制栅N或多个控制栅的任意组合)上加正偏压，在P型半导体中形成耗尽层。当光入射到耗尽层中，光子被半导体吸收，产生光电子；光电子在栅极电压的驱使下移动到复合介质栅MOS电容和底层介质层的界面处；该界面处收集到的光电子改变了此界面处的电势，进而影响了浮栅的电势；而复合介质栅晶体管开启时的浮栅电势是定值，为了保持这个恒定的电势，在读取时，为了开启该复合介质栅晶体管，选定的控制栅极(控制栅1或控制栅2或控制栅N或多个控制栅的任意组合)上的电压必然高于复合介质栅晶体管的初始阈值电压，产生了阈值电压的漂移量。至此，对曝光前后阈值电压的漂移量的测量可以定出收集在复合介质栅MOS电容和底层介质层的界面处的光电子数目。
本发明的复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器通过使用复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管来分别实现光敏探测器的感光和读取功能，通过多控制栅的组合使用，能提供不同的增益选择，适应强弱光的条件，实现了成像的高动态范围和变增益的功能。其具体的特点和优越性有：
1、量子效率高：所述的探测器结构探测光电子数目时，不需要光电子隧穿进入浮栅，避免了隧穿过程中带来的光电子损失。仅通过电荷的耦合效应即可将复合介质栅MOS电容和底层绝缘介质界面处的光电子数目反映到复合介质栅晶体管阈值电压的变化量上，有效地提高了探测器的量子效率。
2、变增益和高动态范围：所述的探测器结构，通过多控制栅的设计，使其能够选择适当的探测器的传递函数，在器件层次上实现了对于光响应增益的调控，实现了变增益的功能。既提高了对弱光的探测灵敏度，又能够测量大的光强，实现了成像的高动态范围。
3、感光单元之间无干扰：由于多控制栅复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器感光部分是复合介质栅MOS电容，没有源漏注入，且与复合介质栅晶体管之间通过浅槽隔离隔开，所以复合介质栅MOS电容之间无法导通，进而不会互相干扰，使得成像的品质极大的提高，读到的图像和真实的图像相吻合。而且由于读取信号是由复合介质栅晶体管实现的，数据的读出与复合介质栅MOS电容无关。
附图说明
图1是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器垂直于复合介质栅晶体管沟道方向即栅宽方向结构图；
图2是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器中复合介质栅晶体管平行于沟道方向即栅长方向结构图；
图3是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器中复合介质栅MOS电容平行于沟道方向即栅长方向结构图；
图4是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器的电容模型示意图；
图5是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器阵列的互连方法示意图；
图6是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器阵列的操作时序图；
图7是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器在曝光时的电压操作图；
图8是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器的传递函数示意图；
图9是本发明复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器实现变增益的示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的描述。
本实施例的多控制栅复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器单管结构，是由复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管组成光敏探测器的一个基础单元，其中复合介质栅MOS电容实现探测器的感光功能，复合介质栅晶体管实现探测器的读取功能。图1—图3分别给出了复合介质栅晶体管栅宽和栅长方向上复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管的结构示意，其结构包括：
半导体衬底(P型)；半导体衬底正上方依次设有底层绝缘介质，浮栅，顶层绝缘介质，并排设置的控制栅1、控制栅2……控制栅N(其中N可为任意大于2的整数)；半导体衬底中(在复合介质栅晶体管一侧)通过离子注入掺杂形成N型源极和漏极，用以读取信号；复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管之间通过浅槽隔离区隔开。浮栅是多晶硅、氮化硅或其它电子导体或半导体；复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管共用浮栅，使得复合介质栅晶体管能够读到复合介质栅MOS电容通过感光所积聚的光电子。控制栅1、控制栅2……控制栅N是多晶硅、金属或透明导电电极，也由复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管共用。控制栅极面(控制栅1、控制栅2……控制栅N的总和)或衬底基底层至少有一处为对探测器探测波长透明或半透明的窗口。
底层绝缘介质层和顶层绝缘介质可以有效隔离浮栅，阻止电子隧穿进入浮栅；绝缘介质一般为宽带半导体，其中底层绝缘介质材料采用氧化硅、氮氧化硅或其它高介电常数介质；顶层绝缘介质的材料采用氧化硅/氮化硅/氧化硅、氧化硅/氧化铝/氧化硅、氧化硅、氧化铝或其它高介电常数介质材料。
和传统的利用隧穿使电子进入浮栅不同的是，本实施例多控制栅复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器是利用电荷的耦合效应。光电子在穿越硅和二氧化硅界面时带来的损失，使得隧穿方式的量子效率不可避免的低下。因此，本实施例的多控制栅复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器依据电荷的耦合效应来探测生成的光电子的数目，避免了隧穿带来的损失，极大的提高了量子效率。
复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管的底层介质层以及顶层介质层的厚度既可以不同，也可以相同。复合介质栅MOS电容的底层绝缘介质层厚度可以低于复合介质栅晶体管的底层绝缘介质层厚度。前提是：保证复合介质栅MOS电容的衬底与底层绝缘介质层界面处和复合介质栅晶体管源漏端的电子不会通过隧穿的方式进入浮栅。一般而言，复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管的底层绝缘介质层和顶层绝缘介质层的厚度均要大于6nm。
探测器电容模型：图4给出了探测器的电容模型，其中C1为浮栅与复合介质栅MOS电容表面之间的电容，C2_1为控制栅1与浮栅之间的电容，C2_2为控制栅2与浮栅之间的电容，C2_N为控制栅N与浮栅之间的电容。
探测器阵列架构：图5给出了探测器可用的阵列架构，其中虚线方框所示为一个重复单元。在探测器阵列中，每一列像素单元的复合介质栅晶体管的漏端相连形成位线i(i为任意正整数，其最大值为探测器阵列的列数)，所有像素单元的复合介质栅晶体管的源端相连形成公用源，每一行像素单元的控制栅1、控制栅2……控制栅N(其中N可为任意大于2的整数)分别相连形成字线j_1、j_2……j_N(j为任意正整数，其最大值为探测器阵列的行数)，所有像素单元的衬底共用，复合介质栅MOS电容没有源漏极，可以有效的防止复合介质栅MOS电容之间互相的干扰。
探测器阵列操作时序图：图6给出了探测器阵列工作时所加的电压时序图。主要分为曝光、读取和复位三个过程。
曝光时衬底加负偏压(如-5V—-3V)，位线和公用源接地，在每一行选定的字线(j_1或j_2或j_N或多条任意组合)(j为任意正整数，其最大值为探测器阵列的行数)上加(如0V—1V)正电压；
读取时根据所要读取像素在阵列中的位置(行列数)，在曝光操作时该行选取的字线上加一个合适的斜坡电压(如1V—3V)来扫描阈值，衬底保持之前的负电压不变，公用源接地，所要读取的像素所在的位线上接上合适的正电压；
复位时在每一行选定的字线(j_1或j_2或j_N或多条任意组合)(j为任意正整数，其最大值为探测器阵列的行数)上加(如-3V—-1V)负电压，衬底和所有的位线和公用源都接地。
光电转换过程：如图7所示编程过程，在P型半导体衬底上加一个-5V～-3V的负向偏压Vb，选定的控制栅上加一个0V～1V的正向偏压Vg，这样整个衬底下面形成连续的耗尽区域。当光子到达耗尽区，如果光子能量光子hv>半导体Eg，光子被半导体吸收并激发一个电子空穴对。激发出来的电子在耗尽区电场的作用下向上移动，并积聚在复合介质栅MOS电容和底层介质层的界面处。同时，通过将复合介质栅晶体管的源漏端接地或者接一个小的正电压使得探测器单元结构之间不能够互相干扰。
光电子的读出放大：由于复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管共用浮栅，复合介质栅MOS电容在曝光过程中收集到的光电子是可以通过电荷耦合效应被复合介质栅晶体管读到的；将复合介质栅晶体管的源极接地，衬底保持曝光过程中所加的负电压不变，漏极接上合适的正电压(如0.1V以上即可)，给选定的控制栅极加上一个合适的斜坡电压(1V—3V)来扫描阈值；为了知道曝光前后阈值电压的变化量，需要在探测器复位后直接测量复合介质栅晶体管的初始阈值电压；通过测量曝光前后阈值电压的两个值来进行比较，以确定光信号的大小。得到阈值电压的变化量和复合介质栅MOS电容收集到的电子电荷量之间的关系如下：
其中，ΔVT为曝光前后阈值电压的变化量，C1为浮栅与复合介质栅MOS电容表面之间的电容，C2为浮栅与选定的控制栅极之间的电容，Q为复合介质栅MOS电容曝光时收集到的光电子电荷量。
对式(1)中的对C2进行求导，得到：
因此，随着C2的增大，减小；随着C2的减小，增大。结合式(1)，可以看出：本实施例的多控制栅复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器可以通过选用适当的控制栅(控制栅1或控制栅2或控制栅N或多个控制栅的任意组合)，来调节上述电容C2的大小，如具体可以这样实现：
仅在控制栅1上加电压，此时的C2＝C2_1(控制栅1与浮栅之间的电容)，则探测的增益为：
或仅在控制栅2上加电压，此时的C2＝C2_2(控制栅2与浮栅之间的电容)，则探测的增益为：
或仅在控制栅N上加电压，此时的C2＝C2_N(控制栅N与浮栅之间的电容)，则探测的增益为：
或将一个电压同时加在控制栅1和控制栅2上，此时的C2＝C2_1+C2_2，则探测的增益为：
或任意选择多个控制栅组合，加上同一个电压来进行工作，可以获得相应的探测增益。即选择的控制栅组合总长度最短时，有最大的增益；选择的控制栅组合总长度最长时，有最小的增益。增益能够随着选择的控制栅组合总长度的变化而变化(选定控制栅组合总长度的大小正比于电容C2的大小)。
多控制栅复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器可以实现的增益级数K最大为：
其中为在N个控制栅极中任意选择i个控制栅极使用的所有不同组合的个数(i为1、2……N)。
现假设选定最短的控制栅时，C2的电容为C(亦即C2的最小值为C)；选定全部的控制栅时，C2的电容为aC(a>1，亦即C2的最大值为aC)。所以C2的变化范围为C—aC(a>1)(对应的情况是：选择最短的控制栅和选择全部控制栅)。假设C1的大小为aC，对应的传感器传递函数的范围为图8是该探测器的传递函数的示意图，因为积累的光电子的电荷量正比于光照强度，所以从图8中可以看出，选择C2为aC(对应的传递函数为)可以满足强光照时的探测(此时，满井电荷量为Qsat)。
探测器阵列的读出噪声受限于ADC的量化噪声。现假设该ADC的分辨率为xV/ADU，x指的是ADC所输出的最小计量值，亦为可识别的最小的阈值电压的变化量(对应为可探测的最弱光强)。当探测器不是多控制栅时，C2固定为aC，那么x所对应的即为最小可感知的光电子电荷量Qmin。此时的成像动态范围为：
当使用多控制栅，在极弱光照下，可以选用使C2为C的相应的控制栅。因为传递函数的增大，此时的x所对应的最小可感知光电子电荷量为此时的成像动态范围为：
将(4)、(5)两式相比较，有：
若取a＝10，得到的动态范围的提升约为35dB。
同时，因为传感器传递函数亦即探测的增益，那么当a＝10，其增益范围为0.2-11，并且在该范围内的增益分立分布，图9给出了探测器增益随控制栅不同选用方式的变化图。
由此看出，本发明的多控制栅复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器通过单独使用控制栅1或控制栅2…或控制栅N或者同时组合使用多个控制栅，可以实现多档增益的调节，相较于单栅结构，多控制栅可以实现成像的高动态范围和变增益的功能，并显著的提升成像的动态范围。本发明不需要复杂的改变ADC的电路结构，仅通过多控制栅的变增益光敏探测器的设计即可在器件层次上实现变增益和高动态范围。
复位：在探测器选定的栅极上加(-3V—-1V)负偏压，衬底和复合介质栅晶体管的源极都接地。一定时间后，原先积聚在复合介质栅MOS电容和底层介质层的界面处的光电子在电场的作用下从地漏走。复位完成后，读出复合介质栅晶体管的初始阈值电压。

Claims (10)

1.一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器，其特征在于，探测器单元包括形成在同一P型半导体衬底上方的复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管，其中，复合介质栅MOS电容实现探测器的感光功能，复合介质栅晶体管实现探测器的读取功能；所述复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管在衬底中通过浅槽隔离区隔开，两者的结构均为：在衬底上方依次设有底层绝缘介质层、浮栅、顶层绝缘介质层和控制栅极，其中，浮栅和控制栅极由所述复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管共用，所述控制栅极并排设置两个以上；所述复合介质栅晶体管在衬底中还设有源极和漏极。
2.根据权利要求1所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器，其特征在于，所述底层绝缘介质层和顶层绝缘介质层的材料为宽带半导体。
3.根据权利要求2所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器，其特征在于，所述底层绝缘介质层的材料采用氧化硅或氮氧化硅；所述顶层绝缘介质层的材料采用氧化硅/氮化硅/氧化硅、氧化硅/氧化铝/氧化硅、氧化硅或氧化铝。
4.根据权利要求1所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器，其特征在于，所述浮栅的材料为多晶硅或氮化硅；所述控制栅的材料为多晶硅、金属或透明导电电极。
5.根据权利要求1所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器，其特征在于，所述衬底或控制栅极面至少有一处为对探测器探测波长透明或半透明的窗口。
6.根据权利要求1所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器，其特征在于，所述复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管的底层绝缘介质层以及顶层绝缘介质层的厚度均大于6nm。
7.根据权利要求1所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器，其特征在于，所述探测器单元排列构成探测器阵列，在探测器阵列中，每一列探测器单元的复合介质栅晶体管的漏端相连形成位线i，其中i为任意正整数，其最大值为探测器阵列的列数；所有探测器单元的复合介质栅晶体管的源端相连形成公用源；每一行探测器单元的多个控制栅极分别相连形成字线j_N，其中j为任意正整数，其最大值为探测器阵列的行数，N为控制栅极的个数；所有探测器单元的衬底共用。
8.如权利要求7所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)光电子的收集：在选定的控制栅极上加正电压，衬底上加负电压，将在P型半导体衬底耗尽区中形成的光电子收集到复合介质栅MOS电容的衬底和底层介质层的界面处；
(2)光电子的读出放大：由于复合介质栅MOS电容和复合介质栅晶体管共用浮栅，复合介质栅MOS电容在曝光过程中收集到的光电子是可以通过电荷耦合效应被复合介质栅晶体管读到的；将复合介质栅晶体管的源极接地，衬底保持曝光过程中所加的负电压不变，漏极接上合适的正电压，给选定的控制栅极加上一个合适的斜坡电压来扫描阈值；通过对阈值电压的直接测量，即测量曝光前后阈值电压的两个值来进行比较，以确定光信号的大小，得到阈值电压的变化量和复合介质栅MOS电容收集到的电子电荷量之间的关系如下：
<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;V</mi> <mi>T</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mi>Q</mi> </mrow>
其中，ΔVT为曝光前后阈值电压的变化量，C1为浮栅与复合介质栅MOS电容的底层介质层表面之间的电容，C2为浮栅与选定的控制栅极之间的电容，Q为复合介质栅MOS电容曝光时收集到的光电子电荷量；
(3)复位：在探测器选定的控制栅极上加负偏压，衬底和复合介质栅晶体管的源极都接地，一定时间后，原先积聚在复合介质栅MOS电容的衬底和底层介质层界面处的光电子在电场的作用下从地漏走。
9.根据权利要求8所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器的工作方法，其特征在于，步骤(2)中，通过选用不同的控制栅极来调节电容C2的大小，进而选择适当的探测器传递函数，最终实现探测器对于光响应增益的调控，具体方法如下：
如果选定的控制栅极只有一个，此时的C2＝C2_i，C2_i为第i个控制栅极与浮栅之间的电容，且i＝1，…N，则探测器的增益为：
如果选定的控制栅极有多个，此时的C2＝C2_i+…+C2_j，C2_j为第j个控制栅极与浮栅之间的电容，且j＝1，…N，则探测器的增益为：
10.根据权利要求8所述的一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器的工作方法，其特征在于，步骤(1)中，在选定的控制栅极上加正电压为0V—1V，衬底上加负电压为-5V—-3V；步骤(2)中，漏极接上合适的正电压为0.1V，给选定的控制栅极加上一个合适的斜坡电压为1V—3V；步骤(3)中，选定的控制栅极上加负偏压为-3V—-1V。
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