CN109390362A - 用于低暗电流浮动扩散区的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明论述一种用于低暗电流浮动扩散区的设备及方法。实例性方法包含：通过转移门将光电二极管耦合到浮动扩散区，其中对所述转移门的栅极端子提供第一电压；复位所述浮动扩散区；重复取样所述光电二极管上的图像电荷多次，其中所述所取样图像电荷经耦合到所述浮动扩散区，且其中在每次取样所述图像电荷期间对所述转移门的所述栅极端子提供小于所述第一电压的第二电压；在重复取样所述图像电荷的同时，将额外电容耦合到所述浮动扩散区，其中在所述取样期间将第一电容电压施加到所述额外电容；及执行所述所取样图像电荷的相关双重取样。
Description
技术领域
本发明大体上涉及图像传感器，且特定来说但非排他地，涉及低暗电流CMOS图像传感器。
背景技术
图像传感器已普遍存在。图像传感器广泛用于数码相机、蜂窝电话、监控摄像机以及医疗、汽车及其它应用。用来制造图像传感器的技术继续快速发展。例如，对更高分辨率及更低功耗的需求促进这些装置的进一步小型化及集成。
像素串扰当前限制半导体图像传感器装置的性能。理想地，图像传感器中的每一像素作为独立光子检测器操作。换句话说，一个像素中的电子/空穴内容不溢入相邻像素(或装置中的任何其它像素)。在真实图像传感器中，情况并非如此。电信号可从一个像素移动到另一像素。这种串扰可增加白色像素的数量，降低图像传感器灵敏度，并引起颜色信号混合。不幸的是，许多串扰解决方案经常放大暗电流的影响或促成暗电流。暗电流及串扰的组合可导致明显图像劣化。
已采用许多技术来减轻串扰/暗电流的影响且增强图像传感器性能。然而，这些方法中的一些可能未完全消除像素串扰及暗电流的影响。
发明内容
根据本发明的方面，一种方法包括：通过转移门将光电二极管耦合到浮动扩散区，其中对所述转移门的栅极端子提供第一电压；复位所述浮动扩散区；重复取样所述光电二极管上的图像电荷多次，其中所述所取样图像电荷经耦合到像素的所述浮动扩散区，且其中在每次取样所述图像电荷期间对所述转移门的所述栅极端子提供小于所述第一电压的第二电压；在重复取样所述图像电荷时，将额外电容耦合到所述浮动扩散区，其中在所述取样期间将第一电容电压施加到所述额外电容；及执行所述所取样图像电荷的相关双重取样。
根据本发明的方面，一种成像系统包括：像素阵列，其用来光生图像电荷，其中每一像素包含：光电二极管；浮动扩散区，其经由转移门耦合到所述光电二极管；额外电容，其经由控制栅极耦合到所述浮动扩散区；控制电路，其经耦合以控制所述像素阵列，其中所述控制电路将两个或两个以上控制信号提供到所述像素阵列以取样所述图像电荷，所述控制信号引起至少一个像素：通过所述转移门将所述光电二极管耦合到所述浮动扩散区，其中对所述转移门的栅极端子提供第一电压；复位所述浮动扩散区；重复取样所述光电二极管上的图像电荷多次，其中所述所取样图像电荷经耦合到所述像素的所述浮动扩散区，且其中在每次取样所述图像电荷期间对所述转移门的所述栅极端子提供小于所述第一电压的第二电压；及在重复取样所述图像电荷时，通过所述控制栅极将所述额外电容耦合到所述浮动扩散区，其中在所述取样期间将第一电容电压施加到所述额外电容。
根据本发明的另一方面，一种方法包括：启用转移门以将电荷从光电二极管转移到浮动扩散区，其中使用第一电压启用所述转移门；启用复位晶体管及控制晶体管以将所述浮动扩散区耦合到高参考电压；反复地启用所述转移门及所述控制栅极以将来自所述光电二极管的图像电荷取样到所述浮动扩散区，其中使用小于所述第一电压的第二电压启用所述转移门，且其中启用所述控制栅极将第一额外电容耦合到所述浮动扩散区；在反复地启用所述转移门及所述控制栅极时，反复地将第一电容电压施加到所述额外电容；及对包含两个暗信号的所述图像电荷执行相关双重取样。
附图说明
参考下图描述本发明的非限制性及非穷举性实例，其中除非另有规定，否则贯穿各个视图相同参考数字指代相同部件。
图1说明根据本发明的实施例的成像系统100的一个实例。
图2是根据本发明的实施例的像素210的说明性示意图。
图3是根据本发明的实施例的实例性时序图305。
图4是根据本发明的实施例的实例性流程图400。
贯穿附图的若干视图，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将明白，附图中的元件是为简单及清楚起见而说明且未必按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可相对于其它元件夸大以帮助改进对本发明的各种实施例的理解。并且，通常未描绘商业上可行实施例中有用或必要的常见但易于理解的元件以便更少地阻碍对本发明的这些各种实施例的观察。
具体实施方式
本文中描述用于具有浮动扩散操作以获得低暗电流的图像传感器的设备及方法的实例。在下文描述中，阐述众多具体细节以提供对实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述具体细节中的一或多者的情况下实践或使用其它方法、组件、材料等实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊某些方面。
贯穿本说明书对“一个实例”或“一个实施例”的引用意味着结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书的各个地方出现短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”未必均指相同实例。此外，特定特征、结构或特性可在一或多个实例中以任何合适方式组合。
贯穿本说明书，使用若干技术术语。除非本文中具体定义或其使用背景将另外明确指示，否则这些术语将具有其所属领域中的普通含义。应注意，元件名称及符号可贯穿本文献互换地使用(例如，Si与硅)；然而，两者相同含义。
图1说明根据本发明的实施例的成像系统100的一个实例。成像系统100包含像素阵列102、控制电路104、读出电路106及功能逻辑108。在一个实例中，像素阵列102是光电二极管110或图像传感器像素(例如，像素P1、P2、…、Pn)的二维(2D)阵列。如所说明，光电二极管经布置成行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)以获取人、地点、物体等的图像数据，接着可使用所述图像数据来呈现人、地点、物体等的2D图像。然而，光电二极管不必经布置成行及列且可采取其它配置。
在一个实例中，在像素阵列102中的每一图像传感器光电二极管/像素已获取其图像数据或图像电荷之后，由读出电路106读出图像数据且接着将图像数据转移到功能逻辑108。读出电路106可经耦合以从像素阵列102中的多个光电二极管110读出图像数据。在各种实例中，读出电路106可包含放大电路、模/数转换(ADC)电路或其它电路。功能逻辑108可简单地存储图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，裁剪、旋转、去除红眼、调整亮度、调整对比度等)来操纵图像数据。在一个实例中，读出电路106可沿读出列线一次读出一行图像数据(已说明)，或可使用各种其它技术(未说明)读出所述图像数据，例如串行读出或同时完全并行读出所有像素。
在一个实例中，控制电路104经耦合到像素阵列102以控制像素阵列102中的多个光电二极管110的操作。例如，控制电路104可生成用于控制图像获取的快门信号。在一个实例中，快门信号是全局快门信号，其用于同时启用像素阵列102内的所有像素110以在单个获取窗口期间同时捕获其相应图像数据。在另一实例中，快门信号是滚动快门信号使得在连续获取窗口期间循序地启用每一行像素、每一列像素或每一组像素。在另一实例中，图像获取与照明效果(例如闪光)同步。
在一个实例中，控制电路104可控制提供到像素110的各种控制信号的时序以减少与像素110中的每一者的浮动扩散区相关联的暗电流。在一些非限制性实施例中，像素110可为所谓4T像素(例如，四晶体管像素)，且可编排各种晶体管的时序以复位浮动扩散区，将光生电荷从光电二极管转移到浮动扩散区等。例如，各种控制信号的顺序及相对时序可影响与浮动扩散区相关联的暗电流。另外，像素110可进一步包含双重转换增益(DCG)晶体管及相关联电容器。相关联电容器可经耦合到浮动扩散区以增加浮动扩散区的电容，这可另外降低转换增益。例如，在高光强度案例中，降低转换增益可为有益的。此外，在积分期间，可调制额外电容同时将部分电压施加到相应像素110的转移门。将部分电压施加到转移门可允许取样光电二极管的光生电荷(例如，图像电荷)。取样图像电荷同时调制相关联电容可减少与浮动扩散区相关联的暗电流。
在一个实例中，成像系统100可包含在数码相机、手机、膝上型计算机或类似者中。另外，成像系统100可经耦合到其它硬件，例如处理器(通用或其它)、存储器元件、输出(USB端口、无线发射器、HDMI端口等)、照明/闪光、电输入(键盘、触摸显示器、跟踪板、鼠标、麦克风等)及/或显示器。其它硬件可将指令递送到成像系统100，从成像系统100提取图像数据，或操纵由成像系统100供应的图像数据。
图2是根据本发明的实施例的像素210的说明性示意图。像素210可为像素110的实例。像素210可经耦合到可将图像数据提供到读出电路(例如读出电路106)的位线(例如读出列)，且像素210可从控制电路(例如控制电路104)接收控制信号以控制像素210的各种晶体管的操作。控制电路可以相对时序控制晶体管按所期望序列操作以便例如将像素复位为暗状态，且例如在积分之后读出图像数据。
像素210的所说明实施例包含光电二极管PD、浮动扩散区FD、转移晶体管212、控制晶体管216、额外电容CAD、复位晶体管214、行选择晶体管218及源极跟随器晶体管220。任选升压电容器CBST可包含在像素210中。转移晶体管212(也可称为转移门212)经耦合在光电二极管PD与浮动扩散区FD之间，且可经耦合以在栅极端子上接收TX控制信号。虽然浮动扩散区FD被描绘为耦合在节点F与地面之间的电容器，但整个节点F也可称为浮动扩散区。在一些实施例中，节点F可形成接地电容器且可为浮动扩散区FD。
复位晶体管214可经耦合在参考电压RSVDD与节点G之间，且可进一步经耦合以在栅极端子上接收复位控制信号。额外电容CAD可经耦合在可变参考电压VCAP与节点G之间。控制晶体管216可经耦合在节点G与F之间，且进一步经耦合以在栅极端子上接收DCG(双重转换增益)控制信号。此外，源极跟随器晶体管220的栅极端子经耦合到节点F，且进一步经耦合在高参考电压AVDD与源极/漏极端子处的行选择晶体管之间。行选择晶体管218可经耦合在位线与源极跟随器晶体管220之间，且经耦合以在栅极端子上接收控制信号RS。
转移门212经耦合以接收控制信号TX以启用转移门212使得可将电荷转移到浮动扩散区FD。电荷量可取决于像素210的当前操作。例如，在复位操作期间，电荷可为在光电二极管PD的暗状态下生成的电荷，但在积分期间，电荷可为光生图像电荷。浮动扩散区FD可为耦合到接地、在图像电荷经由位线读出之前暂时存储图像电荷作为图像电压的电容器。可添加任选升压电容器CBST以增加浮动扩散区FD的电容，例如容量。例如，响应于高强度照明，光电二极管PD可生成比浮动扩散区FD可存储的电荷更多的电荷。因而，可通过参考电压VBST启用升压电容器CBST以将额外电容添加到浮动扩散区FD以存储额外电荷。在一些实施例中，可在两个或两个以上电压电平之间调制参考电压VBST，这可影响电荷是否存储在CBST上。
复位晶体管214可接收控制信号RST以将浮动扩散区复位到电压RSVDD。浮动扩散区FD可经复位到表示暗状态的高电压，因为光生电子在经转移到浮动扩散区FD时减小与图像电荷的强度成比例的电压。然而，为复位浮动扩散区FD，可由相应控制信号RST及DCG启用复位晶体管214及控制晶体管216两者。可独立地提供两个控制信号RST及DCG，且可在不提供RST控制信号时提供DCG控制信号。例如，可将DCG控制信号提供到控制晶体管216以将节点F及因此浮动扩散区FD耦合到额外电容器CAD。
可在积分期间在两个或两个以上电压电平之间调制耦合到额外电容器CAD的可变电压VCAP。例如，可在大约0.4V到大约1.8V之间调制VCAP。当然，可取决于底层半导体材料实施其它电压电平。在启用控制晶体管216时将额外电容器CAD耦合到浮动扩散区FD可将额外电容提供到浮动扩散区FD。例如，在控制信号TX启用转移门212以将图像电荷转移到浮动扩散区FD时，可启用控制晶体管216以将额外电容耦合到浮动扩散区FD以增加浮动扩散区的满阱容量(FWC)，这可减少暗电流。在一些实施例中，可变电压VCAP可在启用转移门时处于较高电压，且在停用时处于较低电压。
在一些实施例中，可在两个以上电压电平下将TX控制信号提供到转移门212。例如，TX控制信号可处于全电压，例如以在一定间隔下驱动转移门到饱和，但可在其它间隔下处于降低电压。降低电压可允许将图像电荷“取样”到浮动扩散区FD上。降低电压可能不会高到足以驱动转移门212到饱和，但其可能高到足以加速从光电二极管PD“泄漏”到浮动扩散区FD。应注意，即使在停用转移门212时，图像电荷(例如，电子)也可能从光电二极管PD泄漏到浮动扩散区FD。
在一些实施例中，可一致地调制TX控制信号及参考电压VCAP。可将TX控制信号从零调制到降低电压VTXS，且可在上文所论述的低电压与高电压之间调制VCAP。在调制期间，与将TX驱动到降低电压一致，可将VCAP驱动到高电压，且在TX降低到零时VCAP可降低到低电压。在此期间，可类似地调制DCG控制信号使得与VCAP及TX的施加/去除相一致地启用/停用控制晶体管216。通过调制(例如，脉冲化)TX、VCAP及DCG，可将图像电荷缓慢地转移到浮动扩散区FD且可将溢出电荷存储在CAD上。另外，通过在VCAP上维持正电压(例如，0.4V)，可防止浮动扩散区FD上的图像电荷漏回到光电二极管PD中。
在积分结束时，可读出图像电荷两次，其中在两次读出之间发生一或多次暗读取以执行相关双重取样(CDS)。
图3是根据本发明的实施例的实例性时序图305。时序图305可描绘像素210的实例性操作。时序图305的各种控制信号是由控制电路(例如控制电路104)提供，且各种读出信号是由读出电路(例如读出电路106)接收。时序图305说明可导致大FWC、宽动态范围、低暗电流及减少或消除的运动模糊的一或多个像素210的操作。
时序图305可在时间t0开始，其包含将RST及DCG控制信号脉冲分别施加到复位晶体管214及控制晶体管216。在将RST及DCG控制信号施加到其相应晶体管时，浮动扩散区FD可经耦合到RSVDD从而导致复位浮动扩散区FD。复位浮动扩散区FD可导致提取可存储在节点F上的任何自由电子。
在时间t1，将转移控制信号TX提供到转移门212。在时间t1可在高电压下提供控制信号TX，被标记为VTX。电压VTX可能高到足以驱动转移门212到饱和使得PD中的任何电荷快速地经耦合到浮动扩散区FD。在TX将VTX施加到转移门212时，从PD去除暗电流且复位PD并使其准备好进行积分。
在时间t2，再次施加RST及DCG控制信号脉冲以在先前暗电流转移之后复位浮动扩散区FD。应注意，从时间t0到时间t2，施加到电容器CAD的电压VCAP处于高电压，从而减少可存储在CAD上的电荷。在一些实施例中，归因于VCAP接近或类似于RSVDD，CAD可在此期间不存储电荷。在复位PD及FD之后，像素210可处于积分过程中，例如，接收图像光以生成图像电荷。
在时间t3，控制信号TX、RST及DCG均提供短脉冲，且CAD上的电压VCAP可增加达与控制信号的脉冲相称的时间段。然而，在降低电压电平(例如VTXS)下提供TX控制信号。电压电平VTXS可启用转移门212，但不驱动转移门212到饱和。因而，可将在积分期间生成的图像电荷取样到浮动扩散区FD中。另外，VCAP上的电压可处于高电压，这可增加CAD的电子吸收。在控制信号脉冲结束且VCAP减小之后，出现其中浮动扩散区FD上的电势归因于先前VCAP升压而为低的时间段，且这可导致来自浮动扩散区FD的泄漏电流减少。
在时间t4、t5及t6，如在时间t3执行那样施加控制信号脉冲TX、RST及DCG以及电压VCAP。虽然时序图仅展示在时间t3之后的三个脉冲实例，但脉冲的数目可为N，其中N可取决于主成像系统的操作环境。因此，将图像电荷缓慢地取样到浮动扩散区上，同时维持提供来自浮动扩散区的低泄漏电流的条件。因此且归因于图像电荷的取样，出现低暗电流且出现受限运动模糊或不出现运动模糊。另外，所添加电容CAD可增加像素210的FWC且允许宽动态范围。在一些实施例中，任选电容CBST可增加FWC及宽动态范围。
从时间t7开始且延伸到时间t13，可发生包含双暗电流测量的相关双重取样过程。当然，也可实施单暗电流测量。具体来说，在时间t7施加DCG控制信号且在时间t8经由位线读出信号SGN1之前增加电压VCAP。虽然未展示，但也在时间t8施加行选择信号RS以接通源极跟随器晶体管220，源极跟随器晶体管220将浮动扩散区上的图像电压耦合到位线由此生成图像数据。
在时间t9，施加RST控制信号，这复位浮动扩散区FD。在时间t10及t11，将暗信号DRK1及DRK2串行读出到位线。然而，在施加DCG控制信号且VCAP上的电压为高时，可读出暗信号DRK1。应注意，归因于施加DCG(即，双重转换增益)控制信号，当像素210处于低增益状态时，读出第一信号SGN1及第一暗信号DRK1。通过扩展，在高增益状态下读出信号DRK2及SGN2。为继续，在时间t12，在全电压下施加控制信号TX以将浮动扩散区FD耦合到光电二极管以生成第二信号，接着在时间t13读出第二信号。
图4是根据本发明的实施例的实例性流程图400。流程图400说明像素(例如像素210)的实例性操作，以提供具有大FWC、宽动态范围、低暗电流及很少或无运动模糊的像素。可在成像系统中(例如成像系统100)中实施流程图400。
方法400开始于过程框401，其包含复位浮动扩散区。复位浮动扩散区可包含将浮动扩散区耦合到高电压源，例如RSVDD。复位浮动扩散区可导致去除任何电荷。
过程框401之后可为过程框403，其包含使用全电压启用转移门以将光电二极管中的任何电荷耦合到浮动扩散区。将光电二极管耦合到浮动扩散区可复位光电二极管。过程框403之后可为过程框407，其包含复位浮动扩散区。过程框407可类似于过程框401，且导致从浮动扩散区去除已在过程框405中从光电二极管转移的任何电荷。
过程框405之后可任选地为过程框403及/或过程框407。过程框405包含同时驱动耦合到浮动扩散区FD的升压电容器CBST。在一些实施例中，驱动升压电容CBST可增加浮动扩散区FD的FWC。
过程框407之后可为过程框409，其包含启用双重转换增益晶体管(例如，控制晶体管216)以将额外电容CAD耦合到浮动扩散区。将电容CAD耦合到浮动扩散区可类似地增加FWC且可另外减少来自浮动扩散区FD的泄漏电流。
过程框409之后可为过程框411，其包含使用部分电压例如VTXS驱动转移门，同时调制施加到额外电容CAD的VCAP电压。另外应注意，可同时调制控制信号DCG连同VCAP及控制信号TX使得将CAD耦合到浮动扩散区达施加VTXS及VCAP的时间长度。
过程框411之后可为过程框413，其包含确定过程框411是否已被重复N次。如果否，那么重复过程框411，否则方法400移到过程框415。过程框415包含执行包含至少两次暗信号读取的相关双重取样过程。接着，可针对成像系统的像素阵列的每一行或列重复方法400。
本发明的所说明实例的上文描述(包含说明书摘要中所描述的内容)并非希望穷举性或将本发明限于所揭示的精确形式。虽然本文中出于说明性目的描述本发明的具体实例，但如相关领域的技术人员将认识到，在本发明的范围内可进行各种修改。
鉴于上文详细描述，可对本发明进行这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应被解释为将本发明限于说明书中所揭示的具体实例。相反，本发明的范围完全由应根据权利要求书解译的既定原则解释的所附权利要求书确定。
Claims (20)
1.一种方法，其包括：
通过转移门将光电二极管耦合到浮动扩散区，其中对所述转移门的栅极端子提供第一电压；
复位所述浮动扩散区；
重复取样所述光电二极管上的图像电荷多次，其中所述所取样图像电荷经耦合到像素的所述浮动扩散区，且其中在每次取样所述图像电荷期间对所述转移门的所述栅极端子提供小于所述第一电压的第二电压；
在重复取样所述图像电荷时，将额外电容耦合到所述浮动扩散区，其中在所述取样期间将第一电容电压施加到所述额外电容；及
执行所述所取样图像电荷的相关双重取样。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在每次取样所述图像电荷期间，重复启用控制晶体管以将所述额外电容耦合到所述浮动扩散区。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电压驱动所述转移门进入饱和模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在每次取样所述图像电荷期间，将第二额外电容耦合到所述浮动扩散区。
5.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述所取样图像电荷的相关双重取样包括：
将所述额外电容耦合到所述浮动扩散区；
将所述第一电容电压提供到所述额外电容；及
启用行选择晶体管以经由源极跟随器晶体管将所述浮动扩散区耦合到位线，其中所述浮动扩散区上的所述图像电荷作为第一信号读出。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
复位所述浮动扩散区；
将所述额外电容耦合到所述浮动扩散区；
将所述第一电容电压提供到所述额外电容；及
启用行选择晶体管以经由源极跟随器晶体管将所述浮动扩散区耦合到位线，其中所述浮动扩散区上的电荷作为第一暗信号读出。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
启用行选择晶体管以经由源极跟随器晶体管将所述浮动扩散区耦合到位线，其中所述浮动扩散区上的电荷作为第二暗信号读出。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：
将所述光电二极管耦合到所述浮动扩散区，其中将所述第一电压提供到所述转移门的所述栅极端子；及
启用行选择晶体管以经由源极跟随器晶体管将所述浮动扩散区耦合到位线，其中所述浮动扩散区上的电荷作为第二信号读出。
9.一种成像系统，其包括：
像素阵列，其用来光生图像电荷，其中每一像素包含：
光电二极管；
浮动扩散区，其经由转移门耦合到所述光电二极管；
额外电容，其经由控制栅极耦合到所述浮动扩散区；
控制电路，其经耦合以控制所述像素阵列，其中所述控制电路将两个或两个以上控制信号提供到所述像素阵列以取样所述图像电荷，所述控制信号引起至少一个像素：
通过所述转移门将所述光电二极管耦合到所述浮动扩散区，其中对所述转移门的栅极端子提供第一电压；
复位所述浮动扩散区；
重复取样所述光电二极管上的图像电荷多次，其中所述所取样图像电荷经耦合到所述像素的所述浮动扩散区，且其中在每次取样所述图像电荷期间对所述转移门的所述栅极端子提供小于所述第一电压的第二电压；及
在重复取样所述图像电荷时，通过所述控制栅极将所述额外电容耦合到所述浮动扩散区，其中在所述取样期间将第一电容电压施加到所述额外电容。
10.根据权利要求9所述的成像系统，其中所述控制电路进一步引起所述控制信号对所述至少一个像素执行相关双重取样。
11.根据权利要求10所述的成像系统，其中执行相关双重取样包含：
在所述额外电容经耦合到所述浮动扩散区的情况下，获得第一图像信号；
在所述额外电容经耦合到所述浮动扩散区的情况下，获得第一暗信号；
在所述额外电容未经耦合到所述浮动扩散区的情况下，获得第二暗信号；及
在所述额外电容未经耦合到所述浮动扩散区的情况下，获得第二图像信号。
12.根据权利要求11所述的成像系统，其进一步包含读出电路，所述读出电路经耦合以接收所述第一图像信号及所述第二图像信号以及所述第一暗信号及所述第二暗信号。
13.根据权利要求9所述的成像系统，其中所述控制信号进一步引起所述至少一个像素：
经由所述控制栅极及复位晶体管将所述浮动扩散区耦合到参考电压以在积分之前复位所述浮动扩散区。
14.一种方法，其包括：
启用转移门以将电荷从光电二极管转移到浮动扩散区，其中使用第一电压启用所述转移门；
启用复位晶体管及控制晶体管以将所述浮动扩散区耦合到高参考电压；
反复地启用所述转移门及所述控制栅极以将来自所述光电二极管的图像电荷取样到所述浮动扩散区，其中使用小于所述第一电压的第二电压启用所述转移门，且其中启用所述控制栅极将第一额外电容耦合到所述浮动扩散区；
在反复地启用所述转移门及所述控制栅极时，反复地将第一电容电压施加到所述额外电容；及
对包含两个暗信号的所述图像电荷执行相关双重取样。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在停用所述转移门及所述控制栅极时，将第二电容电压施加到所述额外电容，所述第二电容电压小于所述第一电容电压。
16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括在积分期间由所述光电二极管生成所述图像电荷。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一电压驱动所述转移门进入饱和模式，且其中所述第二电压引起所述图像电荷从所述光电二极管漏出。
18.根据权利要求14所述的方法，其中执行相关双重取样包含在读出第一暗信号与读出第二暗信号之间复位所述浮动扩散区。
19.根据权利要求14所述的方法，其中执行相关双重取样包含：
在启用所述控制栅极时读出第一信号；
在启用所述控制栅极时读出第一暗信号；
在停用所述控制栅极时读出第二暗信号；及
在停用所述控制栅极时读出第二信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括：
在读出所述第一信号及所述第一暗信号时，将所述第一电容电压提供到所述额外电容。
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