CN112118368A - 栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，该栅压调节电路包括：存储模块、比较模块和电压调节模块，存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与比较模块的输入端相连，比较模块的输出端与电压调节模块的输入端相连，电压调节模块输出端与传输栅相连。该栅压调节电路通过存储模块存储信号存储单元输出的电信号，比较模块对信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果，电压调节模块基于比较结果按照预设规则调节输出电压，进而可获得较佳的栅压取值范围，在保证较高的电荷转移效率的同时还能减少电荷注入。

Description

栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器。
背景技术
传感器被广泛应用于消费、医疗、航空航天等领域，并随着科技的进步，应用范围不断扩大，在新兴的人工智能、激光雷达和智能手机等领域占据了极为重要的地位。同时，这些新的应用领域也对传感器的成像精度提出了更高的要求。
以图像传感器为例，图像传感器成像的关键在于光电二极管的光电转化和光生电荷的转移。如图1所示为光电传感器像素结构示意图，图中光电二极管PD在光照条件下产生光生电荷，光生电荷在传输栅TX的控制下进行转移，例如可转移至图1所示的悬浮扩散节点FD中，再通过后级处理单元成进行像。TX所加电压(简称栅压)的大小对电荷的转移性能具有重要影响。图2a、图2b分别为TX关断和导通状态下PD、TX栅下区域和FD的电势分布示意图，TX关断时其栅下区域电势为三者中最低，阻止了电子从PD向FD的转移；TX导通时其栅下区域电势介于PD和FD之间，光生电荷从PD经TX栅下区域转移至FD中。当栅压较小时，TX栅下区域与PD间的压差较小，影响电荷转移效率；但当栅压较高时，TX栅下区域所存留的电荷较多，但由于TX栅下区域与FD之间此时的压差较小，导致关断过程中转移至FD中的电荷减少，使得部分电荷注入到PD中，进而影响传感器的成像精度。
因此，亟待设计一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，可以减少电荷注入且具有较高的电荷转移效率。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，用以减少电荷注入且同时提高电荷转移效率。
本发明实施方式的第一方面中，提供了一种栅压调节电路，该电路包括存储模块、比较模块和电压调节模块。
存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与比较模块的输入端相连，比较模块的输出端与电压调节模块的输入端相连，电压调节模块输出端与传输栅相连；其中，存储模块用于存储信号存储单元输出的电信号；比较模块用于对信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果；电压调节模块用于基于比较结果按照预设规则调节输出电压，以改变传输栅的栅压。
在本发明的一个实施例中，存储模块包括至少两个存储单元，每个存储单元的输入端与存储模块的输入端相连，输出端与比较模块的至少一个输入端相连，该至少两个存储单元包括：第一存储单元，通过第一开关与存储模块的输入端相连，通过第八开关与比较模块的一个输入端相连；第二存储单元，通过第二开关与存储模块的输入端相连，通过第九开关与比较模块的另一个输入端相连。
在本发明的一个实施例中，电压调节模块包括：计数单元，计数单元的输入端与电压调节模块的输入端相连，用于依据比较结果进行累积计数；数模转化单元，一端与计数单元的输出端相连，另一端与电压调节模块的输出端相连，用于依据累积计数值按照预设的对应关系转化并输出相应的电压。
在本发明的一个实施例中，该栅压调节电路还包括电信号采集单元，电信号采集单元的一端与信号存储单元的第一端相连，另一端与存储模块的输入端相连，用于采集信号存储单元的电信号并输出至存储模块。
在本发明的一个实施例中，该栅压调节电路还包括控制单元，控制单元的一端与电压调节模块的输出端相连，另一端与传输栅相连，用于基于预设条件将电压调节模块输出的电压加载至传输栅上。
在本发明的一个实施例中，该栅压调节电路还包括电信号处理单元，电信号处理单元的一端与信号存储单元的第一端相连，另一端与存储模块的输入端相连，用于将电流信号转换为电压信号，或者将电压信号转换为电流信号。
在本发明的一个实施例中，该栅压调节电路还包括信号提供单元，通过第三开关与信号转化单元的第一端相连，用于向信号转化单元输入待转化的信号。
在本发明的一个实施例中，该栅压调节电路还包括复位模块，复位模块包括以下至少一个复位单元：
第一复位单元，通过第四开关与信号转化单元的第一端相连，用于信号转化单元的复位；第二复位单元，通过第五开关与信号存储单元的第一端相连，用于信号存储单元的复位；第三复位单元，通过第六开关与第一存储单元单元连接，通过第七开关与第二存储单元单元连接，用于至少两个存储单元的复位。
本发明实施方式的第一方面中，提供了一种栅压调节方法，应用于如第一方面任一栅压调节电路中，该方法包括：
比较存储模块中存储的施加不同栅压后信号存储单元对应的电信号，并获得比较结果；
基于比较结果按照预设规则调节电压调节模块的输出电压，调节后的电压调节模块的输出电压用作下一周期的栅压。
在本发明的一个实施例中，基于比较结果按照预设规则调节电压调节模块的输出电压，具体包括：
若信号存储单元输出的电信号为电压信号，则信号存储单元当前电信号值小于上一周期电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压；
若信号存储单元输出的为电流信号，则信号存储单元当前电信号值大于上一周期的电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压。
在本发明的一个实施例中，该栅压调节方法还包括：
判断比较结果是否满足预设条件以确定最佳栅压；
基于最佳栅压确定栅压的取值范围；其中，
判断比较结果是否满足预设条件以确定最佳栅压，具体包括：判断比较结果是否发生变化，若是，则该周期所对应的电压调节模块的输出电压为最佳栅压。
在本发明的一个实施例中，比较存储模块中存储的施加不同栅压后信号存储单元对应的电信号，并获得比较结果，具体包括：
闭合第八开关、第九开关，将第一存储单元和第二存储单元存储的当前电信号输入比较模块进行比较，并在获得比较结果后断开第八开关、第九开关；
第八开关、第九开关闭合前，还包括：闭合第二开关将信号存储单元的当前电信号存储至第二存储单元中；
断开第八开关、第九开关之后，还包括：闭合第一开关将信号存储单元的当前电信号存储至第一存储单元中。
在本发明的一个实施例中，闭合第二开关将信号存储单元的当前电信号存储至第二存储单元中之前，还包括：闭合第七开关，通过第三复位单元对第二存储单元进行复位；
闭合第一开关将信号存储单元的当前电信号存储至第一存储单元中之前，还包括：闭合第六开关，通过第三复位单元对第一存储单元进行复位。
在本发明的一个实施例中，电压调节模块按照预设规则调节其输出电压，具体包括：
通过计数单元对输入的比较结果进行累积计数；
通过数模转化单元将累计计数结果按照预设的对应关系转化为相应的电压，作为电压调节模块的输出电压。
在本发明的一个实施例中，电压调节模块的输出电压加载至传输栅之前，还包括：
闭合第五开关，通过第二复位单元对信号存储单元进行复位；
闭合第四开关，通过第一复位单元对信号转化单元进行复位；
闭合第三开关，通过信号提供单元向信号转化单元输入预设量的信号。
在本发明实施方式的第三方面中，提供了一种传感器，包括至少一个像素与如第一方面任一栅压调节电路相连。
本发明通过对不同栅压下信号存储单元电信号的比较，来表征不同栅压对电荷注入和电荷转移效率的综合影响，依据比较结果将栅压调控在电荷注入少、甚至无电荷注入且电荷转移效率高的范围内，并可进一步基于该栅压的取值范围来控制传感器中的其他像素的传输栅的栅压。
附图说明
图1为光电传感器像素结构示意图；
图2a为TX关断状态下PD、TX栅下区域和FD的电势分布示意图；
图2b为TX导通状态下PD、TX栅下区域和FD的电势分布示意图；
图3为本发明实施例的一种可选的栅压调节电路示意图；
图4为本发明实施例的一种可选的栅压调节电路示意图；
图5为本发明实施例的一种可选的栅压调节电路示意图；
图6为本发明实施例的一种可选的栅压调节电路示意图；
图7为本发明实施例的一种可选的栅压调节方法时序图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
应当理解的是，当单元/模块间被描述为“连接”时，其可以直接连接到另一单元/模块，或者可以存在中间单元/模块。与此相对，当单元/模块间被称为“直接相连”时，则不存在中间单元/模块。
需要说明的是，本发明说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
图像传感器成像的关键在于光电二极管的光电转化和光生电荷的转移。
发明人发现，传输栅的栅压对光生电荷转移的影响主要基于两个方面，传输栅接通时电荷的转移效率和传输栅关断时留存在传输栅下的电荷向光电二极管PD(即信号转化单元)中的回注。
图3为发明人对上述两个方面的影响进一步研究的结果，示出了悬浮扩散节点FD(即信号存储单元)的电压VFD随传输栅TX栅压VTX的变化，FD的电压越小代表转移至FD的电子数越多，VFD的最低值所对应的VTX即为平衡电荷转移效率和电荷注入两个影响因素后所获得的最优值。
如图3所示，随VTX的增大，FD电压先减小后增大，存在最低点VB。VTX较小时，TX栅下区域与PD间的压差较小，电荷转移效率低，在固定时间t内，转移至FD的电子数较少，此时FD电压较高；随着栅压VTX的增加，电荷转移效率增加，相同时间内转移至FD的电子数增多，电压降低，当VTX＝VB时VFD获得最小值；随着栅压VTX的进一步增加，栅下留存的电子数量增加，开始出现电荷注入回PD中，总的转移至FD的电子数减少，VFD开始增加。
基于以上研究及分析，发明人设计了一种通过不同栅压下VFD的检测比较实现在保证较高的电荷转移效率的同时减少电荷注入的技术方案。
本发明实施例提供了一种栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器，其中，栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器是基于同一发明构思的，由于解决问题的原理相似，因此栅压调节电路、栅压调节方法及应用其的传感器的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
图4所示为本发明实施例提供的一种栅压调节电路的示意图，包括存储模块、比较模块和电压调节模块。存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与比较模块的输入端相连；比较模块的输出端与电压调节模块的输入端相连，电压调节模块输出端与传输栅相连；其中，
存储模块用于存储信号存储单元输出的电信号；比较模块用于对信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果；电压调节模块用于基于该比较结果按照预设规则调节输出电压，以改变传输栅的栅压。
需要说明的是，上述电信号包括电压信号和电流信号中的至少一种；信号转化单元用于将磁信号、压力信号或者光信号等现有技术涉及的任一一种信号转化为电信号，此处不做限定。以信号存储单元输出的电信号为电压信号、信号转化单元用于进行光电转化为例，采用本发明上述实施例，可以通过存储模块存储不同栅压下信号转化单元生成的电荷由信号转化单元转移至信号存储单元后，该信号存储单元所对应的电压信号，并通过比较模块对至少两个该电压信号进行比较，比较结果用于调节加载至传输栅的栅压，以降低信号存储单元的电压信号。相同传输栅开启时间下，信号存储单元电压的越低代表了本周期转移至其中的电荷数量越多。当信号存储单元的电压降至最低时所对应的栅压即为平衡电荷转移效率和电荷注入两个影响因素后所获得的最优值。从而实现了即减少了电荷注入又具有较高的电荷转移效率。
同理，当信号存储单元输出的电信号为电流信号时，该电流信号越大代表转移至信号存储单元中电荷的数量越多。所以电流信号最大时所对应的栅压即为平衡电荷转移效率和电荷注入两个影响因素后所获得的最优值。
本发明实施例所涉及的比较模块，可以为比较器，设有正向和反向输入端，用于输入上述至少两个存储单元所存储的电信号并进行比较，电压调节模块用于基于比较结果按照预设规则进行电压调节，调节后的电压用作下一周期传输栅TX的栅压。
上述预设规则包括：信号存储单元输出的电信号为电压信号时，该信号存储单元当前电信号值小于上一周期的电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压。
信号存储单元输出的为电流信号时，该信号存储单元当前电信号值大于上一周期的电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压。
一种可能的实现方式中，在本发明上述实施例的基础上，存储模块包括至少两个存储单元，每个存储单元的输入端与存储模块的输入端相连，输出端与比较模块的至少一个输入端相连。举例来讲，存储模块包括两个存储单元，分别为第一存储单元和第二存储单元。
通过第一开关与存储模块的输入端相连，通过第八开关与比较模块的一个输入端相连，可将该输入端记为第一输入端；
第二存储单元，通过第二开关与存储模块的输入端相连，通过第九开关与比较模块的另一个输入端相连，可将该输入端记为第二输入端。
第一存储单元和第二存储单元分别通过闭合第一开关S1和第二开关S2获得并存储上述信号存储单元输出的电信号。并且，分别通过闭合第八开关S8和第九开关S9输入上述比较模块进行比较。上述第一存储单元、第二存储单元用于存储电压时可为电容，用于存储电流时可为电感。
上述两个存储单元，在比较状态时分别存储不同TX栅压下的信号存储单元的电信号，不同TX栅压下的信号存储单元电信号可以为相邻周期完成电荷由信号转化单元向信号存储单元的转移后，信号存储单元输出的电信号Si和Si+1，其中Si代表第i次电荷转移后信号存储单元的电信号，Si+1代表第i+1次电荷转移后信号存储单元的电信号。而在完成比较后，存储电信号Si的存储单元，获得电信号Si+1的用于和下一周期信号Si+2进行比较。
存储模块可包括三个及以上存储单元，举例来讲，当包括三个存储单元时，其中有两个存储单元连接与比较模块的同一输入端，例如第一存储单元和第三存储单元连接于比较模块的第一输入端，第二存储单元连接于比较模块的第二输入端。其中第一存储单元和第三存储单元交替存入与第二存储单元中相同的电信号，例如，当第一存储单元与第二存储单元存入相同的信号存储单元电信号时，本周期将第三存储单元与第二存储单元与比较模块导通，用于本周期电信号比较，而存入第一存储单元的电信号，用于下一周期与第二存储单元更新后的电信号相比较。由此便实现了始终将新输入的电信号输出至比较模块的第二输入端，而将上一周期的电信号输出至比较模块的第一输入端，从而便于依据比较结果进行电压调节方向的一致性。
如图6所示，本发明实施例在上述实施例基础上还包括第三复位单元，第三复位单元通过第六开关与第一存储单元的第一端连接，通过第七开关与第二存储单元的第一端连接，用于至少两个存储单元的复位。
应当理解的是，上述第一存储单元、第二存储单元在进行下一次存储前需要先进行复位，以避免本次存储对下一次存储电压的干扰。
以下通过示例性地描述对第一存储单元、第二存储单元的工作过程进行理解。闭合第七开关对第二存储单元进行复位，并在复位后断开；闭合第二开关存储当前信号存储单元至第二存储单元，并在完成存储后断开；闭合第八开关、第九开关对两个存储单元的电压值进行比较，并在比较后断开；闭合第六开关对第一存储单元进行复位，并在复位后断开；闭合第一开关存储当前FD电压至第一存储单元，用于与下一周期存储至第二储能单一的FD电压进行比较。
在本发明的一个实施例中，如图5、图6所示，上述电压调节模块包括：计数单元，计数单元的输入端与电压调节模块的输入端相连，用于依据比较结果进行累积计数；数模转化单元，一端与计数单元的输出端相连，另一端与电压调节模块的输出端相连，用于基于累积计数值按照预设的对应关系转化并输出相应的电压。
例如，上述计数单元依据比较结果进行累积计数，具体过程可以为：当比较结果为1时，计数单元的累积计数加1，当比较结果为0时，计数单元的累积计数减1。
一个具体的实施方式中，上述预设的对应关系包括：数模转化模块输出的电压正比于累积计数值，即随累积计数值的增加而增加，随累积计数值的减小而减小。进一步的，二者的变化值可以一一对应。示例性地，上述累积计数值每变化1，数模转化模块转化并输出的电压变化0.1V。即当上述累积计数值为1时，数模转化模块转化并输出1.1V电压；当累积计数值为2时，数模转化模块转化并输出1.1V电压，依次类推。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，该栅压调节电路还包括电信号采集单元，电信号采集单元的一端与信号存储单元的第一端相连，另一端与存储模块的输入端相连，用于采集信号存储单元的电信号并输出至存储模块。同时该电信号采集单元还可保持信号存储单元与存储模块的隔离，以防止后级单元对信号存储单元产生干扰。电信号采集单元可为缓冲器或者源跟随器等。以缓冲器为例，缓冲器的第一输入端与信号存储单元的第一端相连，第二输入端与输出端相连，缓冲器的输出端与第二输入端的公共端与存储模块的输入端相连。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，该栅压调节电路还包括控制单元，控制单元的一端与电压调节模块的输出端相连，另一端与传输栅相连，用于控制是否将电压调节模块输出的电压加载至传输栅上。该电压调节模块可在信号转化单元完成电荷的注入后依据预设时序将电压调节模块输出的电压加载至传输栅TX上，每次加载的时间足够长使转移至信号存储单元中的电荷不再发生变化，或者优选为一固定值t。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，该栅压调节电路还包括电信号处理单元，电信号处理单元的一端与信号存储单元的第一端相连，另一端与存储模块的输入端相连，用于将电流信号转换为电压信号，或者将电压信号转换为电流信号。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，该栅压调节电路还包括第二复位单元，通过第五开关与信号存储单元的第一端相连，用于信号存储单元的复位。每个周期中，信号存储单元在传输栅导通前先进行复位，以精确表征每个周期转移至信号存储单元的电荷，避免残留电荷对下一周期信号存储单元中电信号造成干扰。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，该栅压调节电路还包括信号提供单元，通过第三开关与信号转化单元的第一端相连，用于向信号转化单元提供预设数量的信号用于转化为电信号。为了避免信号转化单元中每次存储的电荷量不统一对信号存储单元本周期电信号的影响，增设了该信号提供单元，每个周期中向信号转化单元输入相同的信号以产生相同数量的电荷，该信号提供单元可为一电源、光源、压力源、磁力源中的任一一种。当上述信号转化单元为光电转化单元时，为了进一步排除背景光所产生的光生电荷对调节过程的影响，本发明上述实施例可在暗场下进行实施。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，该栅压调节电路还包括第一复位单元，通过第四开关与信号转化单元的第一端相连，用于信号转化单元的复位。为了避免信号转化单元中上一周期的残留电荷导致电荷积累，造成每个周期中信号转化单元中电荷量不统一，本实施例增设了第一复位单元，在每次信号提供单元接通前先对信号转化单元进行复位。
其中，上述的第一复位单元、第二复位单元和第三复位单元中的一个或多个可以为分时共用同一个复位单元，上述复位单元可以为电源。
本发明的一个实施例中，如图6所示，本实施例中电信号采集单元包括缓冲器B1，FD的一端与缓冲器B1的第一输入端相连，缓冲器B1的第二输入端与输出端相连，且输出端与存储模块相连。
本实施例中比较模块可采用比较器U1。
本实施例中存储模块包括第一存储单元和第二存储单元，第一存储单元为电容C1，电容C1的第一端分别经第一开关S1与电信号采集单元的输出端，以及比较器U1的正向输入端相连，其第二端接地；第二存储单元为电容C2，电容C2的第一端分别经第二开关与电信号采集单元的输出端，以及比较器U1的反向输入端相连，其第二端接地。
为了能够存储下一个输入的数据，还设有第三复位单元用于存储装置的复位。第一存储单元通过第六开关S6与第三复位单元连接；第二存储单元C2通过第七开关S7与第三复位单元连接。
上述第一存储单元与比较器的正向输入端相连，第二存储单元与比较器的负向输入端相连，该比较器的输出端、计数单元、数模转化单元和控制单元依次相连，该数模转化单元的输出电压在控制单元的作用下加载至传输栅TX上。
信号存储单元的第一端通过第五开关S5与第二复位单元相连，其第二端接地。信号转化单元的第一端一方面通过第三开关与信号提供单元相连，同时还通过第四开关与第一复位单元相连，该信号转化单元的第二端接地。
本发明实施例还公开了一种基于上述任一栅压调节电路进行栅压调节的方法，包括：
通过比较模块比较存储模块存储的施加不同栅压后信号存储单元对应的电信号，并获得比较结果；
基于比较结果按照预设规则调节电压调节模块的输出电压，电压调节模块的输出电压用作下一周期的栅压。上述按照预设规则包括：
信号存储单元输出的电信号为电压信号时，信号存储单元当前输出电信号值小于上一周期输出电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压；
信号存储单元输出的为电流信号时，该信号存储单元当前电信号值大于上一周期的电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压。
本发明的一个实施例中，在上述实施例基础上，该栅压调节方法还包括：
判断比较结果是否满足预设条件以确定最佳栅压；
基于最佳栅压确定栅压的取值范围；其中
判断比较结果是否满足预设条件以确定最佳栅压具体包括：判断比较结果是否发生变化，若是，则该周期所对应的电压调节模块的输出电压为最佳栅压。
上述满足预设条件包括：当比较模块的输出结果发生变化时，例如比较结果由1变为0时，或者由0变为1时，该周期所对应的电压调节模块的输出电压即为最佳栅压。基于该最佳栅压确定传输栅的栅压取值范围，例如栅压的取值范围可在最佳栅压的±15％范围内，可选的，也可在最佳栅压的±10％或±5％范围内，其中优选为最佳栅压值。
本发明实施例提供的栅压调节方法，在上述实施例的基础上，通过比较模块比较存储模块存储的施加不同栅压后信号存储单元对应的电信号并获得比较结果，具体包括：闭合第八开关、第九开关，将第一存储单元和第二存储单元存储的当前电信号输入比较模块进行比较，并在获得比较结果后断开第八开关、第九开关；
第八开关、第九开关闭合前，还包括：闭合第二开关将信号存储单元的当前电信号存储至第二存储单元中；
断开第八开关、第九开关之后，还包括：闭合第一开关将信号存储单元的当前电信号存储至第一存储单元中。
由此便实现了始终将新存入的电信号输出至比较模块的第二输入端，而将上一周期的电信号输出至比较模块的第一输入端，从而便于依据比较结果进行电压调节方向的一致性。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，在向上述第一存储单元、第二存储单元存储下一个电信号之前，分别通过闭合第六开关、第七开关，通过第三复位单元对第一存储单元和第二存储单元进行复位。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，上述输入至电压调节模块的比较结果通过计数单元进行累积计数，累计计数结果由数模转化单元，按照预设的对应关系转化为相应的电压作为电压调节模块的输出电压。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，上述电压调节模块的输出电压在控制单元的控制下基于预设时序加载至传输栅上，以用作栅压。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，通过电信号处理单元将信号存储单元输出的信号进行转换后输出。
本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，在传输栅接通前，通过闭合第五开关，通过第二复位单元对信号存储单元进行复位；并通过信号提供单元向信号转化单元输入预设量的信号。
本发明的一个实施例中，在上述通过信号提供单元向信号转化单元输入预设量的信号之前，还包括：闭合第四开关，通过第一复位单元对信号转化单元进行复位。
本发明的一个实施例中，通过下述方法进行栅压的调节，具体包括：
S101：传输栅TX基于输入的电压导通并维持预设时间t后关闭；
S102：将当前信号存储单元电信号存储至复位后的第二存储单元中；
S103：第二存储单元中的当前信号存储单元电信号与存储至第一存储单元中的上一周期信号存储单元电信号进行比较；
S104：基于比较结果按照预设规则进行电压调节，用于下一周期传输栅TX所加载的栅压；
S105：将第一存储单元进行复位后存储当前信号存储单元电信号；
重复上述S101至S105，直至比较模块的比较结果发生反转，此时上一周期所对应的栅压即为最佳栅压。
上述步骤序号并不对该方法的执行顺序做限定。
其中，在传输栅TX导通前还包括向信号转化单元中输入固定量的信号；在传输栅TX导通前还包括对信号存储单元进行复位；向信号转化单元中输入固定量的信号前还包括对信号转化单元进行复位。
本发明实施例以信号转化单元为光电二极管为例基于图6所示栅压调节电路，按照图7所示的时序示例性地给出了栅压调节方法。具体可分为起始阶段和周期循环阶段，起始阶段用于第一存储单元的电信号存储，图7中给出了周期循环阶段中一个周期T的调节时序：
S201：闭合S4，对光电二极管PD进行复位后断开；
S202：闭合S5，对悬浮扩散节点FD进行复位后断开；
S203：闭合S3，通过信号提供单元向光电二极管PD中注入固定量的电荷；
S204：传输栅TX栅压V0，闭合预设时间t，光电二极管PD中的电荷经传输栅TX的栅下区域向悬浮扩散节点FD中转移；
S205：传输栅TX断开后，闭合第一开关S1，电信号采集单元将采集到的FD当前电压输入至第一存储单元中，断开第一开关S1；
S206：重复上述步骤S201至S203，改变传输栅TX栅压后闭合预设时间t，光电二极管PD中的电荷经传输栅TX的栅下区域向悬浮扩散节点FD中转移；
S207：传输栅TX断开后，闭合第二开关S2，电信号采集单元将采集到的FD当前电压输入至第二存储单元C2后，断开第二开关S2；
S208：闭合第八开关、第九开关，第一存储单元C1、第二存储单元C2存储的电压分别输入比较器的正向和反向输入端进行比较，比较结果经过电压调节模块转化为相应的电压；
S209：闭合第七开关S7，通过第三复位单元对对第二存储单元C2进行复位；
S210：闭合第六开关S6，通过第三复位单元对第一存储单元进行复位；
S211：闭合第一开关S1，电信号采集单元将采集到的FD当前电压输入至第一存储单元中，断开第二开关S1；
S212：重复执行S206至S211，直至比较器的比较结果发生反转，此时该周期电压调节模块的输出电压为最佳栅压。
本发明实施例还公开了一种传感器，传感器中的至少一个像素与上述栅压调节电路相连。传感器中至少一个像素的传输栅的栅压基于上述栅压调节方法获得。

Claims (16)

1.一种栅压调节电路，其特征在于，包括：存储模块、比较模块和电压调节模块；
所述存储模块的输入端与信号存储单元的第一端相连，输出端与所述比较模块的输入端相连，所述比较模块的输出端与所述电压调节模块的输入端相连，所述电压调节模块输出端与传输栅相连；其中，
所述存储模块用于存储所述信号存储单元输出的电信号；比较模块用于对所述信号存储单元输出的至少两个对应不同栅压的电信号进行比较获得比较结果；所述电压调节模块用于基于所述比较结果按照预设规则调节输出电压，以改变所述传输栅的栅压。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述存储模块包括至少两个存储单元，每个所述存储单元的输入端与所述存储模块的输入端相连，输出端与所述比较模块的至少一个输入端相连，所述至少两个存储单元包括：
第一存储单元，通过第一开关与所述存储模块的输入端相连，通过第八开关与所述比较模块的一个输入端相连；
第二存储单元，通过第二开关与所述存储模块的输入端相连，通过第九开关与所述比较模块的另一个输入端相连。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述电压调节模块包括：
计数单元，所述计数单元的输入端与所述电压调节模块的输入端相连，用于依据比较结果进行累积计数；
数模转化单元，一端与所述计数单元的输出端相连，另一端与所述电压调节模块的输出端相连，用于依据所述累积计数值按照预设的对应关系转化并输出相应的电压。
4.根据权利要求1至3任一所述的电路，其特征在于，还包括电信号采集单元，所述电信号采集单元的一端与所述信号存储单元的第一端相连，另一端与所述存储模块的输入端相连，用于采集所述信号存储单元的电信号并输出至所述存储模块。
5.根据权利要求1至3任一所述的电路，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元的一端与所述电压调节模块的输出端相连，另一端与所述传输栅相连，用于基于预设条件将所述电压调节模块输出的电压加载至所述传输栅上。
6.根据权利要求1至3任一所述的电路，其特征在于，还包括电信号处理单元，所述电信号处理单元的一端与所述信号存储单元的第一端相连，另一端与所述存储模块的输入端相连，用于将电流信号转换为电压信号，或者将电压信号转换为电流信号。
7.根据权利要求1至6任一所述的电路，其特征在于，还包括信号提供单元，通过第三开关与信号转化单元的第一端相连，用于向所述信号转化单元输入待转化的信号。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，还包括复位模块，所述复位模块包括以下至少一个复位单元：
第一复位单元，通过第四开关与所述信号转化单元的第一端相连，用于所述信号转化单元的复位；
第二复位单元，通过第五开关与所述信号存储单元的第一端相连，用于所述信号存储单元的复位；
第三复位单元，通过第六开关与所述第一存储单元单元连接，通过第七开关与所述第二存储单元单元连接，用于所述至少两个存储单元的复位。
9.一种栅压调节方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一所述的栅压调节电路中，包括：
比较所述存储模块中存储的施加不同栅压后所述信号存储单元对应的电信号，并获得比较结果；
基于所述比较结果按照所述预设规则调节所述电压调节模块的输出电压，所述调节后的电压调节模块的输出电压用作下一周期的栅压。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于比较结果按照所述预设规则调节所述电压调节模块的输出电压，具体包括：
若所述信号存储单元输出的电信号为电压信号，则所述信号存储单元当前电信号值小于上一周期电信号值时，所述电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压；
若所述信号存储单元输出的为电流信号，则所述信号存储单元当前电信号值大于上一周期的电信号值时，电压调节模块增大输出电压；否则，减小输出电压。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述比较结果是否满足预设条件以确定最佳栅压；
基于所述最佳栅压确定所述栅压的取值范围；其中，
所述判断所述比较结果是否满足预设条件以确定最佳栅压，具体包括：判断所述比较结果是否发生变化，若是，则该周期所对应的所述电压调节模块的输出电压为最佳栅压。
12.根据权利要求9至11任一所述的方法，其特征在于，所述比较所述存储模块中存储的施加不同栅压后所述信号存储单元对应的电信号，并获得比较结果，具体包括：
闭合所述第八开关、第九开关，将所述第一存储单元和第二存储单元存储的当前电信号输入所述比较模块进行比较，并在获得比较结果后断开所述第八开关、第九开关；
所述第八开关、第九开关闭合前，还包括：
闭合所述第二开关将所述信号存储单元的当前电信号存储至所述第二存储单元中；
所述断开所述第八开关、第九开关之后，还包括：
闭合所述第一开关将所述信号存储单元的当前电信号存储至所述第一存储单元中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述闭合所述第二开关将所述信号存储单元的当前电信号存储至所述第二存储单元中之前，还包括：
闭合第七开关，通过所述第三复位单元对所述第二存储单元进行复位；
所述闭合所述第一开关将所述信号存储单元的当前电信号存储至所述第一存储单元中之前，还包括：
闭合第六开关，通过所述第三复位单元对所述第一存储单元进行复位。
14.根据权利要求9至13任一所述的方法，其特征在于，所述电压调节模块按照所述预设规则调节其输出电压，具体包括：
通过计数单元对输入的比较结果进行累积计数；
通过所述数模转化单元将所述累计计数结果按照预设的对应关系转化为相应的电压，作为所述电压调节模块的输出电压。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述电压调节模块的输出电压加载至所述传输栅之前，还包括：
闭合第五开关，通过所述第二复位单元对所述信号存储单元进行复位；
闭合第四开关，通过所述第一复位单元对所述信号转化单元进行复位；
闭合第三开关，通过所述信号提供单元向所述信号转化单元输入预设量的信号。
16.一种传感器，其特征在于，所述传感器中的至少一个像素与如权利要求1至8任一所述的栅压调节电路相连。
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