CN114598826A - 带有有源钳位以抑制转移栅极馈通的图像传感器 - Google Patents

Abstract

本发明题为“带有有源钳位以抑制转移栅极馈通的图像传感器”。图像传感器可包括被布置成行和列的图像像素阵列。每列像素可耦接到电流源晶体管和有源钳位电路。该有源钳位电路可被配置为对复位电压进行采样，并且如果列线超过先前采样的复位电压，则在电荷转移操作之后选择性地下拉列线。有源钳位电路可减少低光条件期间的稳定时间，同时消除列固定模式噪声。

Description

带有有源钳位以抑制转移栅极馈通的图像传感器

技术领域

本公开总体涉及成像设备，并且更具体地涉及具有电荷转移栅极的图像传感器。

背景技术

图像传感器常常在诸如移动电话、相机和计算机的电子设备中用来捕获图像。在典型布置中，电子设备设置有布置成像素行和像素列的图像像素阵列。阵列中的每个图像像素包括经由转移栅极耦接到浮动扩散节点的光电二极管。该浮动扩散节点经由源极跟随器晶体管耦接到像素输出列线。行控制电路耦接到每个像素行以用于复位、启动电荷转移，或选择性地激活特定像素行以进行读出。

当转移栅极被激活时，浮动扩散节点将由于转移栅极的寄生电容而被上拉，这使得源极跟随器输出高出类似的量。在转移栅极被去激活之后，即使浮动扩散节点可根据从光电二极管转移的电荷量而快速返回到原始值或负值，由于像素输出列线上的大量电容，像素输出列线也可能花费很长时间从转移栅极的正脉冲恢复。这会极大地限制图像传感器在低光条件下的性能。

本文所述的实施方案就是在这种背景下出现的。

附图说明

图1是根据一些实施方案的具有图像传感器的例示性电子设备的示意图。

图2是根据一些实施方案的用于从图像传感器读出图像信号的例示性像素阵列以及相关联的行和列控制电路的示意图。

图3是根据一些实施方案的耦接到例示性有源钳位电路的一列图像传感器像素的示意图。

图4是根据一些实施方案的示出图3中所示类型的图像传感器像素和有源钳位电路的操作的时序图。

图5A是示出根据一些实施方案的有源钳位电路的第一操作阶段的电路图。

图5B是示出根据一些实施方案的有源钳位电路的第二操作阶段的电路图。

图5C是示出根据一些实施方案的有源钳位电路的第三操作阶段的电路图。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及图像传感器。本领域的技术人员应当理解，本发明的例示性实施方案可在不具有一些或所有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本发明的实施方案，未详细描述众所周知的操作。

诸如数码相机、计算机、蜂窝电话和其他电子设备的电子设备可包括图像传感器，该图像传感器收集传入的光以捕获图像。图像传感器可包括像素阵列。图像传感器中的像素可包括将传入的光转换成图像信号的光敏元件，诸如光电二极管。图像传感器可具有任何数量(例如，数百或数千或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数百或数千或数百万的像素(例如，百万像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如用于操作像素的电路)和用于读出与由光敏元件生成的电荷相对应的图像信号的读出电路。

图1是例示性成像和响应系统的图，该成像和响应系统包括使用图像传感器捕获图像的成像系统。图1的系统100可以是电子设备，诸如相机、蜂窝电话、摄像机或捕获数字图像数据的其他电子设备，可以是车辆安全系统(例如，主动制动系统或其他车辆安全系统)，或者可以是监视系统。

如图1所示，系统100可包括成像系统(诸如成像系统10)和主机子系统(诸如主机子系统20)。成像系统10可包括相机模块12。相机模块12可包括一个或多个图像传感器14以及一个或多个透镜。

相机模块12中的每个图像传感器可相同，或者在给定的图像传感器阵列集成电路中可以存在不同类型的图像传感器。在图像捕获操作期间，每个透镜可将光聚焦到相关联的图像传感器14上。图像传感器14可包括将光转换成数字数据的光敏元件(即，图像传感器像素)。图像传感器可具有任何数量(例如，数百、数千、数百万或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数百万的像素(例如，数兆像素)。例如，图像传感器14还可包括偏置电路(例如，源极跟随器负载电路)、采样和保持电路、相关双采样(CDS)电路、放大器电路、模数转换器电路、数据输出电路、存储器(例如，缓冲电路)、寻址电路等。

可以将来自相机传感器14的静态图像数据和视频图像数据经由路径28提供给图像处理和数据格式化电路16。图像处理和数据格式化电路16可用于执行图像处理功能，诸如数据格式化、调节白平衡和曝光、实现视频图像稳定、脸部检测等。图像处理和数据格式化电路16也可用于根据需要压缩原始相机图像文件(例如，压缩成联合图象专家组格式或简称JPEG格式)。在典型布置(有时被称为片上系统(SoC)布置)中，相机传感器14以及图像处理和数据格式化电路16在共用半导体衬底(例如，共用硅图像传感器集成电路管芯)上实现。如果需要，相机传感器14和图像处理电路16可形成在单独的半导体衬底上。例如，相机传感器14和图像处理电路16可形成在已堆叠的单独衬底上。

成像系统10(例如，图像处理和数据格式化电路16)可通过路径18将采集的图像数据传送到主机子系统20。主机子系统20可包括处理软件，该处理软件用于检测图像中的物体、检测物体在图像帧之间的运动、确定图像中至物体的距离、滤波或以其他方式处理由成像系统10提供的图像。

如果需要，系统100可为用户提供许多高级功能。例如，在计算机或高级移动电话中，可为用户提供运行用户应用的能力。为实现这些功能，系统100的主机子系统20可具有输入-输出设备22(诸如小键盘、输入-输出端口、操纵杆和显示器)以及存储和处理电路24。存储和处理电路24可包括易失性存储器和非易失性存储器(例如，随机存取存储器、闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器等)。存储和处理电路24还可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路等。

图2中示出了图1的图像传感器14的布置的示例。如图2所示，图像传感器14可包括控制和处理电路44。控制和处理电路44(有时被称为控制和处理逻辑部件)有时可被认为是图1中的图像处理和数据格式化电路16的一部分。图像传感器14可包括像素阵列，诸如像素34(在本文中有时称为图像传感器像素、成像像素或图像像素)的阵列32。控制和处理电路44可经由控制路径27耦接到行控制电路40，并且可经由数据路径26耦接到列控制和读出电路42。

行控制电路40可从控制和处理电路44接收行地址，并可通过控制路径36向图像像素34供应对应的行控制信号(例如，像素复位控制信号、电荷转移控制信号、光晕控制信号、行选择控制信号、双重转换增益控制信号、或任何其他期望像素控制信号)。

列控制和读出电路42可经由一条或多条导线(诸如列线38)耦接到像素阵列32的列。列线38可耦接到图像像素阵列32中的每列图像像素34(例如，每列像素可耦接到对应的列线38)。列线38可用于从图像像素34读出图像信号并且用于向图像像素34供应偏置信号(例如，偏置电流或偏置电压)。在图像像素读出操作期间，可使用行驱动器电路40来选择图像像素阵列32中的像素行，并且与该像素行的图像像素34相关联的图像数据可由列读出电路42在列线38上读出。列读出电路42可包括列电路，诸如用于放大从阵列32读出的信号的列放大器、用于对从阵列32读出的信号进行采样和存储的采样和保持电路、用于将读出的模拟信号转换为对应数字信号的模数转换器电路、以及用于对读出信号和任何其他期望数据进行存储的列存储器。列控制和读出电路42可通过线26将数字像素读出值输出到控制和处理逻辑部件44。

阵列32可具有任何数量的行和列。一般来讲，阵列32的大小以及阵列32中的行和列的数量将取决于图像传感器14的具体实现方式。虽然行和列在本文中一般相应被描述为水平和竖直的，但是行和列可以指任何网格状的结构(例如，本文中描述为行的特征部可竖直地布置，并且本文中描述为列的特征可水平地布置)。

图3是根据一些实施方案的耦接到例示性有源钳位电路的一列图像传感器像素的示意图。如图3所示，图像传感器像素诸如像素34可包括光敏元件诸如光电二极管PD和电荷转移晶体管诸如电荷转移晶体管T1，该电荷转移晶体管具有耦接到光电二极管PD的第一源极-漏极端子、耦接到浮动扩散节点FD的第二源极-漏极端子，以及被配置为接收电荷转移控制信号TX的栅极端子。电荷转移晶体管T1有时称为电荷转移栅极。浮动扩散节点FD有时称为浮动扩散区。

像素34还可包括复位晶体管T2，该复位晶体管具有耦接到正电源线的漏极端子(例如，其上提供有正电源电压VDD的电源端子)、耦接到浮动扩散节点FD的源极端子，以及被配置成接收复位控制信号RST的栅极端子。当涉及金属氧化物半导体晶体管的电流传导端子时，术语“源极”端子和“漏极”端子可互换使用，并且有时称为“源极-漏极”端子。

像素34还可包括源极跟随器晶体管T3，该源极跟随器晶体管具有耦接到正电源线的漏极端子、耦接到浮动扩散节点FD的栅极端子以及源极端子。源极跟随器晶体管T3有时简称为“源极跟随器”。像素34还可包括行选择晶体管T4，该行选择晶体管具有耦接到源极跟随器T3的源极端子的漏极端子、被配置为接收行选择控制信号RS的栅极端子以及耦接到对应列线38的源极端子。晶体管T1-T4可全部为n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管(例如，n沟道器件)。尽管图3中仅示出一个像素34，但可将任何数量的像素34耦接到列线38以用于读出。例如，列线38可耦接到列中的多于10个像素、列中的10-100个像素、列中的数百个像素或列中的数千个像素。列线38有时称为像素输出线或像素输出列线。

像素输出线38可耦接到对应的模数转换器(ADC)电路50，该ADC电路被配置为将从所选择的信号读出的模拟信号转换为其数字等效形式。ADC电路50可以被认为是列读出电路42(见图2)的一部分。像素输出线38上的电容的总量可由电容Cpixout表示，根据所附接的像素34的数量，电容Cpixout可相当高。如背景技术部分中所述，如果不小心，则在存在高像素输出电容Cpixout的情况下来自转移栅极的馈通可降低低光条件下的帧速率。

为了帮助改善低光条件下的帧速率，像素输出线38可耦接到有源钳位，诸如有源钳位电路100。仍然参见图3，输出线38可经由晶体管Tcs1和Tcs2耦接到接地线。晶体管Tcs1和Tcs2可用作共源共栅电流源晶体管。电流源晶体管Tcs1具有耦接到接地线(例如，其上提供有接地电源电压的接地电源线)的源极端子、被配置为接收第一偏置电压VB1的栅极端子，以及漏极端子。共源共栅电流源晶体管Tcs2具有耦接到晶体管Tcs1的漏极端子的源极端子、被配置为接收第二偏置电压VB2的栅极端子，以及耦接到像素输出线38的漏极端子。

有源钳位电路100可包括第一钳位晶体管Tclamp1、第二钳位晶体管Tclamp2、开关S1-S5、采样电容器Cs和任选的电流倍增晶体管Tm。第一钳位晶体管Tclamp1可以是p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管(例如，p沟道器件)，其具有耦接到像素输出线38的源极端子、耦接到采样电容器Cs的栅极端子以及漏极端子。第一开关S1可耦接在晶体管Tclamp1的栅极端子与漏极端子之间。第二开关S2可耦接在晶体管Tclamp1的漏极端子与晶体管Tcs2的漏极端子之间。第三开关S3可耦接在像素输出线38与晶体管Tcs2的漏极端子之间。第四开关S4可耦接在晶体管Tclamp1的漏极端子与晶体管Tcs1的漏极端子之间。第五开关S5是任选的，并且可耦接在像素输出线38和正电源线之间。第五开关S5可选择性地激活以将像素输出线38预充电到电源电压VDD。

第二钳位晶体管Tclamp2可具有耦接到晶体管Tcs1的漏极端子的漏极端子、耦接到接地的源极端子以及耦接到晶体管Tcs1的漏极端子的栅极端子。晶体管Tm可具有耦接到第二钳位晶体管Tclamp2的栅极端子的栅极端子、耦接到接地的源极端子以及耦接到第一钳位晶体管Tclamp1的源极端子的漏极端子。

偏置电压VB1和VB2应处于在正常操作期间将晶体管Tcs1和Tcs2偏置在饱和区域中的电平。晶体管Tcs1两端的漏源电压通常仅为几百毫伏，其可小于晶体管Tclamp2及Tm的阈值电压。晶体管Tcs1、Tcs2、Tclamp2和Tm均可为NMOS器件。

图4中示出了图像传感器像素34和有源钳位电路100的例示性操作。在时间t5之前，复位控制信号RST可被脉冲到高电平以激活(导通)复位晶体管T2(例如，将浮动扩散区FD复位为电源电压VDD)。在复位操作期间，开关S5(如果存在)也可接通以对输出线38(参见时间t1处的Pixout波形)预充电到电源电压VDD。波形106表示使用开关S5对像素输出线38进行预充电的情况下Pixout的行为。波形108示出了省略开关S5的情况下Pixout的行为。

在时间t2处，行选择信号RS可以被驱动为高电平以激活(导通)行选择晶体管T4。当行选择晶体管T4导通时，电压Pixout可跟踪所选像素34中的源极跟随器T3的行为。

在时间t3处，开关S4可被暂时激活(接通)，如S4脉冲所示。接通开关S4可以通过开关Tclamp1、S4和Tclamp2从线38吸收电流，从而导致电压Pixout从前一行被向下驱动到暗电压电平(参见Vdark_prev_row)。开关S4可随后在时间t4之前被去激活(关断)。如果省略了开关S5，则开关S4可在时间t3处保持去激活(即，保持在关断状态)。在时间t4之前，Pixout的电压电平可稳定到当前行的暗电压电平(参见Vdark_curr_row)。图4的示出Vdark_prev_row高于Vdark_current_row的示例仅仅是例示性的。又如，Vdark_prev_row可等于或低于Vdark_curr_row。

在时间t4处，开关S1和S2可被激活(接通)，如S1和S2脉冲所示。图5A示出了在该操作阶段期间像素和钳位电路的快照(在图4中表示为第一阶段P1)。当开关S1和S2接通时，允许源极跟随器电流Isf流过第一钳位晶体管Tclamp1以对采样电容器Cs充电。换句话讲，源极跟随器偏置电流通过二极管连接的p沟道晶体管Tclamp1分流(因为开关S1处于接通状态)

在阶段P1结束时，晶体管Tclamp1的栅极电压将跨电容器Cs进行采样，该电压可等于Vrst–Vgs。Vrst对应于复位电压电平，而Vgs是晶体管Tclamp1在由Tcs1设置的电流下的栅源电压降。因此，阶段P1有时被称为复位电压采样阶段。在复位阶段期间，来自晶体管Tclamp1的额外Vgs压降不是问题，因为复位值通常相当高。晶体管Tcs1两端的电压足够小，以确保晶体管Tclamp2和Tm在阶段P1期间均处于关断状态。随后在时间t5之前关断开关S1以结束阶段P1。

在时间t5处，开关S3被激活(接通)，然后开关S2被去激活(关断)。图5B示出了在该操作阶段期间像素和钳位电路的快照(在图4中表示为第二阶段P2)。由于开关S1、S2和S4均被去激活，因此晶体管Tclamp1的漏极端子将是电浮动的。电容器Cs将晶体管Tclamp1的栅极电压保持/维持在先前采样的复位电压电平。由于晶体管Tclamp1的漏极端子是浮动的，因此晶体管Tclamp1不再通过任何偏置电流。

在阶段P2期间，复位值可在时间t6处由ADC 50采样以获得对应的采样保持复位(SHR)值。在时间t7处(仍然被认为是阶段P2的一部分)，电荷转移控制信号TX被脉冲到高电平，以将任何聚积的电荷从光电二极管PD转移到浮动扩散区FD。在暗(低光)条件下，Pixout电压将由于来自电荷转移栅极的寄生馈通而升高(参见例如低光照波形110)。信号TX随后在时间t8之前被拉低。

在时间t8处，开关S4被激活(接通)以启用钳位电路100。图5C示出了在该操作阶段期间像素和钳位电路的快照(在图4中表示为第三阶段P3)。开关S3和S4均在阶段P3期间激活。如果源极跟随器输出电压(即，源极跟随器晶体管T3的源极端子处的电压)高于复位值，则流过晶体管Tcs2和Tclamp1的电流之和将超过流过晶体管Tcs1的源极跟随器电流Isf。这导致晶体管Tcs1的漏极处的电压升高，然后这将导通晶体管Tclamp2和Tm。激活晶体管Tclamp2和Tm将使输出线38处的任何过量电荷快速放电，直到Pixout电压在阶段P2开始期间回落到其先前电平。晶体管Tm的大小可以比晶体管Tclamp2大，以任选地增加通过晶体管Tm吸收和镜像的电流量。因此晶体管Tm有时称为增益/跨导倍增晶体管。Tm与Tclamp2的大小的比率确定晶体管Tm所提供的增益量。

由于像素输出线38与其他节点相比具有相对较高的电容，因此主极将位于线38处，因此整个电路将不遭受过冲或振铃。钳位电路100在强光条件下对Pixout波形几乎没有影响(参见例如强光波形112)。在阶段P3之后，Pixout波形应被向下驱动到当前行的暗电压电平(参见Vdark_curr_row)。在时间t9处，图像信号值可由ADC 50采样以获得对应的采样保持信号(SHS)值。

以这种方式布置和操作，有源钳位电路100可用于在TX栅极生效之后将像素输出线38快速放电到不超过初始SHR值(参见时间t8之后波形110中的快速稳定时间)。该钳位方案不需要任何外部偏置电压或电流，并且不具有增加的功率消耗，因为钳位仅在TX脉冲之后被启用并且仅在存在高于复位电平的过量电荷时才对Pixout放电。对于黑暗或低光条件，该技术显著改善了稳定时间，同时还减少了读取噪声和列固定模式噪声。

除了使用有源钳位电路100来加速TX栅极脉冲之后Pixout的稳定时间之外，电路100还可用于通过在将Pixout预充电到电源电压之后将Pixout钳位到前一行的值来加速新行读出开始时复位值的稳定时间。这已经在图4中示出，其中开关S5在时间t1处生效以将输出线38预充电到电源电压Vdd，并且S4在时间t3处朝向新行读出开始生效以将Pixout复位为电压Vdark_prev_row。像素复位值可因行而异，但它们将足够接近前一行的值以用作当前行的良好起始点。这也将有助于减少复位采样的设定时间，同时进一步消除任何残余列固定模式噪声。

在一些实施方案中，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括图像传感器像素、耦接到图像传感器像素的像素输出线、电流源晶体管，该电流源晶体管具有耦接到像素输出线的漏极端子和耦接到接地线的源极端子，以及钳位电路，该钳位电路具有：第一钳位晶体管，该第一钳位晶体管具有栅极端子、漏极端子和耦接到像素输出线的源极端子；采样电容器，该采样电容器耦接到第一钳位晶体管的栅极端子；和第二钳位晶体管，该第二钳位晶体管具有耦接到电流源晶体管的漏极端子的漏极端子、栅极端子和耦接到接地线的源极端子。钳位电路还可包括耦接在第一钳位晶体管的漏极端子和栅极端子之间的第一开关、耦接在第一钳位晶体管的漏极端子和电流源晶体管的漏极端子之间的第二开关、耦接在像素输出线与电流源晶体管的第二漏极端子之间的第三开关，以及耦接在第一钳位晶体管的漏极端子与第二钳位晶体管的漏极端子之间的第四开关。

在一些实施方案中，提供了一种操作图像传感器的方法，该方法包括：复位耦接到列输出线的像素；对耦接到列输出线的第一钳位晶体管的栅极端子处的电压进行采样；在像素中执行电荷转移操作；以及在电荷转移操作之后使用第一钳位晶体管和第二钳位晶体管下拉列输出线(例如，通过接通第一钳位晶体管和第二钳位晶体管之间的开关)。开关还可在复位像素之后并且在电荷转移操作之前被激活。该方法还可包括在对第一钳位晶体管的栅极端子处的电压进行采样时，经由第一钳位晶体管将像素输出线耦接到至少一个电流源晶体管。该方法还可包括在复位像素之后并且在对第一钳位晶体管的栅极端子处的电压采样之前，使用第一钳位晶体管和第二钳位晶体管下拉列输出线。

在一些实施方案中，提供了一种装置，该装置包括：具有光电二极管、电荷转移晶体管、复位晶体管和源极跟随器晶体管的像素，其中电荷转移晶体管在电荷转移操作期间被激活；输出线，该输出线耦接到源极跟随器晶体管；和钳位电路，该钳位电路耦接到输出线。钳位电路可包括第一钳位晶体管和第二钳位晶体管，该第一钳位晶体管和该第二钳位晶体管用于在电荷转移操作之后下拉输出线。输出线可耦接到至少一个电流源晶体管。钳位电路还可包括用于对第一钳位晶体管的栅极端子处的电压采样的第一开关和第二开关；第三开关，该第三开关被激活以将输出线连接到至少一个电流源晶体管，并且被去激活以将输出线与至少一个电流源晶体管断开连接；以及第四开关，该第四开关耦接在第一钳位晶体管和第二钳位晶体管之间。第一开关和第二开关在采样操作期间被激活。在像素复位操作之后且在采样操作之前接通第四开关。

根据一个实施方案，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括图像传感器像素、耦接到图像传感器像素的像素输出线、具有耦接到像素输出线的漏极端子和耦接到接地线的源极端子的电流源晶体管，以及钳位电路。该钳位电路可包括第一钳位晶体管，该第一钳位晶体管具有栅极端子、漏极端子和耦接到像素输出线的源极端子；耦接到第一钳位晶体管的栅极端子的采样电容器；以及第二钳位晶体管，该第二钳位晶体管具有耦接到电流源晶体管的漏极端子的漏极端子、栅极端子和耦接到接地线的源极端子。

根据另一个实施方案，钳位电路可任选地包括耦接在第一钳位晶体管的漏极端子和栅极端子之间的第一开关、耦接在第一钳位晶体管的漏极端子和电流源晶体管的漏极端子之间的第二开关、耦接在像素输出线与电流源晶体管的第二漏极端子之间的第三开关、耦接在第一钳位晶体管的漏极端子与第二钳位晶体管的漏极端子之间的第四开关，以及耦接在像素输出线与正电源电压线之间的第五开关。

根据另一个实施方案，第一钳位晶体管任选地具有第一沟道类型，并且第二钳位晶体管任选地具有不同于第一沟道类型的第二沟道类型。

根据另一个实施方案，第一钳位晶体管任选地为p沟道晶体管，而第二钳位晶体管任选地为n沟道晶体管。

根据另一个实施方案，图像传感器还可任选地包括附加电流源晶体管，该附加电流源晶体管具有耦接到像素输出线的漏极端子、栅极端子以及耦接到电流源晶体管的漏极端子的源极端子。

根据另一个实施方案，钳位晶体管可任选地包括第一开关，该第一开关具有耦接到第一钳位晶体管的栅极端子的第一端子并且具有耦接到第一钳位晶体管的漏极端子的第二端子。

根据另一个实施方案，钳位晶体管可任选地包括第二开关，该第二开关具有耦接到第一钳位晶体管的漏极端子的第一端子并且具有耦接到附加电流源晶体管的漏极端子的第二端子。

根据另一个实施方案，钳位晶体管可任选地包括第三开关，该第三开关具有耦接到像素输出线的第一端子并且具有耦接到第二开关的第二端子的第二端子。

根据另一个实施方案，钳位晶体管可任选地包括第四开关，该第四开关具有耦接到第一钳位晶体管的漏极端子的第一端子并且具有耦接到第二钳位晶体管的漏极端子的第二端子。

根据另一个实施方案，钳位晶体管可任选地包括增益倍增晶体管，该增益倍增晶体管具有耦接到第二钳位晶体管的栅极端子的栅极端子、耦接到接地线的源极端子以及耦接到像素输出线的漏极端子。

根据一个实施方案，提供了一种操作图像传感器的方法，该方法包括：复位像素，其中像素耦接到列输出线；对耦接到列输出线的第一钳位晶体管的栅极端子处的电压进行采样；在像素中执行电荷转移操作；以及在电荷转移操作之后使用第一钳位晶体管和第二钳位晶体管下拉列输出线。

根据另一个实施方案，其中在电荷转移操作之后使用第一钳位晶体管和第二钳位晶体管下拉列输出线包括任选地接通第一钳位晶体管和第二钳位晶体管之间的开关。

根据另一个实施方案，该方法任选地还包括在复位像素之后并且在电荷转移操作之前激活开关。

根据另一个实施方案，该方法任选地还包括在对第一钳位晶体管的栅极端子处的电压进行采样时，经由第一钳位晶体管将像素输出线耦接到至少一个电流源晶体管。

根据另一个实施方案，该方法任选地还包括在对第一钳位晶体管的栅极端子处的电压进行采样之后并且在执行电荷转移操作之前使第一钳位晶体管的漏极端子电浮动。

根据另一个实施方案，该方法任选地还包括在复位像素之后并且在对第一钳位晶体管的栅极端子处的电压采样之前，使用第一钳位晶体管和第二钳位晶体管下拉列输出线。

根据一个实施方案，提供了一种装置，该装置包括：具有光电二极管、电荷转移晶体管、复位晶体管和源极跟随器晶体管的像素，该电荷转移晶体管在电荷转移操作期间被激活；输出线，该输出线耦接到源极跟随器晶体管；和钳位电路，该钳位电路耦接到输出线。该钳位电路可包括第一钳位晶体管和第二钳位晶体管，该第一钳位晶体管和该第二钳位晶体管用于在电荷转移操作之后下拉输出线。

根据另一个实施方案，该装置任选地还包括耦接到输出线的至少一个电流源晶体管，并且钳位电路任选地包括用于对第一钳位晶体管的栅极端子处的电压进行采样的第一开关和第二开关，以及被激活以将输出线连接到至少一个电流源晶体管并且被去激活以将输出线与至少一个电流源晶体管断开连接的第三开关。

根据另一个实施方案，钳位电路任选地包括耦接在第一钳位晶体管和第二钳位晶体管之间的第四开关。

根据另一个实施方案，复位晶体管任选地在复位操作期间被激活，第一开关和第二开关任选地在采样操作期间被激活，并且第四开关任选地在复位操作之后且在采样操作之前被接通。

前述内容仅仅是对本发明原理的例示性说明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围和实质的前提下进行多种修改。上述实施方案可单个实施或以任意组合方式实施。

Claims (10)

1.一种图像传感器，包括：

图像传感器像素；

像素输出线，所述像素输出线耦接到所述图像传感器像素；

电流源晶体管，所述电流源晶体管具有耦接到所述像素输出线的漏极端子和耦接到接地线的源极端子；和

钳位电路，所述钳位电路具有：

第一钳位晶体管，所述第一钳位晶体管具有栅极端子、漏极端子和耦接到所述像素输出线的源极端子；

采样电容器，所述采样电容器耦接到所述第一钳位晶体管的所述栅极端子；和

第二钳位晶体管，所述第二钳位晶体管具有栅极端子、耦接到所述电流源晶体管的所述漏极端子的漏极端子和耦接到所述接地线的源极端子。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述钳位电路包括：

第一开关，所述第一开关耦接在所述第一钳位晶体管的所述漏极端子和所述栅极端子之间；

第二开关，所述第二开关耦接在所述第一钳位晶体管的所述漏极端子与所述电流源晶体管的所述漏极端子之间；

第三开关，所述第三开关耦接在所述像素输出线与所述电流源晶体管的第二漏极端子之间；

第四开关，所述第四开关耦接在所述第一钳位晶体管的所述漏极端子与所述第二钳位晶体管的所述漏极端子之间；和

第五开关，所述第五开关耦接在所述像素输出线和正电源电压线之间。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一钳位晶体管具有第一沟道类型，其中所述第二钳位晶体管具有不同于所述第一沟道类型的第二沟道类型，其中所述第一钳位晶体管是p沟道晶体管，并且其中所述第二钳位晶体管是n沟道晶体管。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：

附加电流源晶体管，所述附加电流源晶体管具有栅极端子、耦接到所述像素输出线的漏极端子和耦接到所述电流源晶体管的所述漏极端子的源极端子，其中所述钳位晶体管包括：

第一开关，所述第一开关具有耦接到所述第一钳位晶体管的所述栅极端子的第一端子并且具有耦接到所述第一钳位晶体管的所述漏极端子的第二端子；

第二开关，所述第二开关具有耦接到所述第一钳位晶体管的所述漏极端子的第一端子并且具有耦接到所述附加电流源晶体管的所述漏极端子的第二端子；

第三开关，所述第三开关具有耦接到所述像素输出线的第一端子并且具有耦接到所述第二开关的所述第二端子的第二端子；

第四开关，所述第四开关具有耦接到所述第一钳位晶体管的所述漏极端子的第一端子并且具有耦接到所述第二钳位晶体管的所述漏极端子的第二端子；和

增益倍增晶体管，所述增益倍增晶体管具有耦接到所述第二钳位晶体管的所述栅极端子的栅极端子、耦接到所述接地线的源极端子以及耦接到所述像素输出线的漏极端子。

5.一种操作图像传感器的方法，所述方法包括：

复位像素，其中所述像素耦接到列输出线；

对耦接到所述列输出线的第一钳位晶体管的栅极端子处的电压进行采样；

在所述像素中执行电荷转移操作；以及

在所述电荷转移操作之后，使用所述第一钳位晶体管和第二钳位晶体管下拉所述列输出线。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述电荷转移操作之后使用所述第一钳位晶体管和所述第二钳位晶体管下拉所述列输出线包括：接通耦接在所述第一钳位晶体管和所述第二钳位晶体管之间的开关。

7.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：

在对所述第一钳位晶体管的所述栅极端子处的所述电压进行采样时，经由所述第一钳位晶体管将所述像素输出线耦接到至少一个电流源晶体管；以及

在对所述第一钳位晶体管的所述栅极端子处的所述电压进行采样之后并且在执行所述电荷转移操作之前，使所述第一钳位晶体管的漏极端子电浮动。

8.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：

在复位所述像素之后并且在对所述第一钳位晶体管的所述栅极端子处的所述电压进行采样之前，使用所述第一钳位晶体管和所述第二钳位晶体管下拉所述列输出线。

9.一种装置，包括：

具有光电二极管、电荷转移晶体管、复位晶体管和源极跟随器晶体管的像素，其中所述电荷转移晶体管在电荷转移操作期间被激活；

输出线，所述输出线被耦接到所述源极跟随器晶体管；和

钳位电路，所述钳位电路耦接到所述输出线，其中所述钳位电路包括第一钳位晶体管和第二钳位晶体管，所述第一钳位晶体管和所述第二钳位晶体管用于在所述电荷转移操作之后下拉所述输出线。

10.根据权利要求9所述的装置，还包括：

耦接到所述输出线的至少一个电流源晶体管，其中所述钳位电路包括：

用于对所述第一钳位晶体管的栅极端子处的电压进行采样的第一开关和第二开关；

第三开关，所述第三开关被激活以将所述输出线连接到所述至少一个电流源晶体管，并且被去激活以将所述输出线与所述至少一个电流源晶体管断开连接；和

第四开关，所述第四开关耦接在所述第一钳位晶体管和所述第二钳位晶体管之间，其中所述复位晶体管在复位操作期间被激活，其中所述第一开关和所述第二开关在采样操作期间被激活，

并且其中所述第四开关在所述复位操作之后且在所述采样操作之前被接通。

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