CN1661803A - 光电池及其增益控制方法 - Google Patents

Abstract

与光鼠、数字照相机组件的CMOS传感器或扫描仪一起使用的光电池包括光元件，其中，维持光元件元件的基极端电压恒定的反馈电路不直接连接到基极端来控制电压，直接维持发射极端电压，从而与现有光元件相比，生成稳定的偏压。光元件包括阶跃元件以便使施加到光电池的基极端的电压增加，从而提高光电池的灵敏度和增加光的有效性。

Description

光电池及其增益控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年2月26日、在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2004-13106的优先权，其内容在此引入以供参考。

技术领域

本发明涉及构成光电池阵列的光电池，以及更具体地说，涉及与光鼠、数字照相机组件的CMOS传感器或扫描仪一起使用的光电池，以便维持为放大元件的光电晶体管的恒定基极端电压，从而形成使用电压阶跃元件和电压调节环路的光元件(photo element)同时通过增加光电晶体管的基极端电压，生成比传统电路更稳定的偏压，以及通过增加光电晶体管的光敏度，增加光有效性。

背景技术

IC与光鼠、数字照相机组件的CMOS传感器或扫描仪一起使用以便通过多个光电池，检测光的强度，从而生成图象。在光鼠的情况下，根据在时间轴中顺序捕获的图象，将光鼠的运动方向传送到PC。

光电池通常由使用不同于光电二极管的传统的CMOS制造过程生成的子PNP型(衬底PNP型)晶体管构成。

由于能使用传统的CMOS制造过程生成子PNP型晶体管，能使用在半导体制造过程中提供的电池库来通过数字电池获得产品可靠性，以及根据制造过程的调节流，能缩短产品开发周期以便提供有利于将子PNP型晶体管制造成光电池。

因为CMOS制造过程不是制造子PNP型晶体管的专用过程，子PNP型晶体管的特征会比通用的光电二极管更恶化，因此，子PNP型晶体管需要附加电路来补偿恶化的特性。

由于附加电路包括多个阵列，附加电池应当具有最小尺寸，附加电路的设计不应当复杂。子PNP型晶体管应当满足上述条件，以及要求光电池同时以最佳状态操作子PNP型晶体管。

图1是表示使用传统的CMOS过程制造的子PNP型晶体管100的结构的视图。参考图1，子PNP型晶体管100具有垂直结构。由于P型基极的衬底106形成集电极，集电池总是连接到地104。

在传统的CMOS制造过程中，不能使用PNP或NPN元件，除非增加附加层。然而，使用n-阱105和p-衬底(具有p型基极的衬底)106，能实现子PNP型晶体管100。在衬底106上形成(层叠)SiO₂层107。

如图1所示，子PNP型晶体管100的p-衬底106总是连接到地104以便在基极端101和集电极端103反向偏压。由于反向偏压，形成耗尽区。

在n-阱105的区域中，通过复合过程，可以重组由光形成的电荷，但在耗尽区中将电荷转换成电流。因此，光应当到达耗尽区以便光电池对光起作用。为使光到达耗尽区，应当将耗尽区形成为位于紧邻光电池的表面，因此，随着基极端101和集电极端103间的反向电压增加，能提高光电池的灵敏度。

CMOS(互补MOSFET)具有在p-掺杂硅上形成的P-或N-掺杂的结构，以及通用CMOS是NMOS或PMOS。传统的CMOS制造过程包括将掺杂的P或N掺杂在基础衬底上的方法。这一传统的CMOS制造过程还包括形成具有PNP粘接的双极结型晶体管(BJT)的制造方法。

与CMOS制造过程相比，使用PNP或NPN粘接元件来制造BJT，以及也使用BIOCMOS制造过程来使用所有PNP、NPN、NMOS和PMOS元件。

光电池电路包括充电和放电电信号的充电电容器，以及还包括维持光电晶体管的恒定基极电压的偏压电路或稳定电路，以便通过稳定充电电容器的充放电操作，稳定整个电路。

图2是表示具有偏压电路的光电池以便维持传统的光学传感器的基极端的恒定电压的视图。

当接通复位开关207时，使充电电容器210充电到预定电压，例如3.25V。光电二极管203、光电晶体管201和寄生电容器202形成光元件204。

当将光入射在为感光体的光电二极管203上时，生成电流，以及根据所生成的电流，导通光电晶体管201以便通过光电晶体管201，将充电电容器210的电荷传送到地。因此，使充电电容器210放电到预定电压。

如图2所示，将光电晶体管201的基极节点(端)连接到第一晶体管205的栅极端，以及将第一晶体管205的漏极端连接到恒流源以及第二晶体管208的栅极端。

第二晶体管208的源极端连接到光电晶体管201的发射极端。第二晶体管被操作为源极跟随器(source follower)以便将第一晶体管205的漏极电压传送到光电晶体管201的发射极端。源极跟随器是将输入AC信号传送为输出AC信号的电路。即，尽管改变DC偏压，输入信号的振幅与源极跟随器的电路中的输出信号相同。输入到第二晶体管208的集电极端的AC信号被传送到光电晶体管201的集电极端同时维持振幅。

在光电晶体管201的基极端和发射极端间形成具有MOS晶体管205和208的负反馈环路。通过这一负反馈环路，光电晶体管201的基极端的偏压维持恒定。

即，光电晶体管201的基极端的电压增加，减小第一晶体管的电阻，以及减小第二晶体管208的栅极端的电压。根据第二晶体管208的源极跟随器操作，减小第一晶体管201的发射极端的电压，以及减小光电晶体管201的基极端的电压。

光电晶体管201的基极端的电压减小，增加第一晶体管205的电阻，以及增加第二晶体管208的栅极端的电压。根据第二晶体管208的源极跟随器操作，增加第一晶体管201的发射极端的电压，以及增加光电晶体管201的基极端的电压。

在使充电电容器210放电后，当导通读出开关时，将在充电电容器210中充电的电荷传送到转移电容器(transfer capacitor)211，以及使所传送的电荷放大以便传送读取电荷(电流)的外部电路。US专利No.：5,769,384公开了具有偏压电路的光电池以便维持偏压恒定，从而对光电晶体管的基极端供电。

然而，由于在US专利No.5,769,384中示出的光电晶体管的基极端的电压很低，减小了光电晶体管的灵敏度，以及使光电晶体管的光有效性。

如上所述，要求提供到光电晶体管的基极端的偏压增加以便解决在传统技术中出现的问题，以及要求光电池IC电路提供简单和易于设计和制造的结构同时提高光电池电路的光灵敏度。

发明内容

为解决上述和/或其他问题。本发明的方面是提供形成光电池阵列的光电池，该光电池设计简单并能以最佳状态操作子PNP型晶体管。

本发明的另一方面是提供通过增加为光元件的放大元件的光电晶体管的基极端的电压，生成更稳定的光电晶体管偏压的光电池，以便提高光电晶体管的光有效性和灵敏度。

将在下述说明书中部分阐述本发明的另外的方面及优点，以及从说明书，部分将是显而易见的，或可以通过实施本发明了解。

通过提供一种光电池，能实现本发明的上述和其他方面，光电池包括：光元件，具有发射极端和基极端以便根据入射光信号生成电流；充电电容器，当将光信号输入到光元件时，使在其中所充的电流放电；压控电路，连接到光元件的发射极端，以便维持光元件的发射极端的电压恒定；以及至少一个电压阶跃元件，连接到压控电路以便按预定段，阶跃光元件的发射极的电压。

根据本发明的另一方面，光电池包括接收光信号的光接收器，以及电流放大器，并且光接收器连接到电流放大器的基极端。

根据本发明的另一方面，光元件的基极端的电压随光元件的发射极端的电压的变化线性改变。

根据本发明的另一方面，光电池进一步包括复位单元，复位充电电容器以便使充电电容器充电。根据本发明的另一方面，光电池进一步包括恒流源，连接到压控电路以便将恒流提供到光元件。

根据本发明的另一方面，电压阶跃元件包括具有彼此连接的漏极端和栅极端的MOS晶体管。根据本发明的另一方面，电压阶跃元件包括二极管。

根据本发明的另一方面，电压阶跃元件包括串联连接的多个子电压阶跃元件。

根据本发明的另一方面，压控电路包括第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，第一MOS晶体管的漏极端连接到第二MOS晶体管的栅极端，以及第一MOS晶体管的栅极端连接到第二MOS晶体管的源极端和光元件的发射极端。

也能通过一种光电池来实现本发明的上述和/其他方面，光电池包括：光元件，具有发射极端和基极端以便根据入射光信号生成电流；充电电容器，当将入射光输入到光元件时，使在其中所充的电流放电；压控电路，连接到光元件的发射极端，以便维持光元件的发射极端的电压恒定；至少一个电压阶跃元件，连接到压控电路以便按预定段，阶跃光元件的发射极的电压；以及遮光器，根据入射在光元件上的光的强度，控制充电电容器的放电特性。

根据本发明的另一方面，光电池包括接收光信号的光接收器，以及电流放大器，以及光接收器连接到电流放大器的基极端。

根据本发明的另一方面，光元件的基极端的电压随光元件的发射极端的电压的变化线性改变。

根据本发明的另一方面，光电池进一步包括复位单元，复位充电电容器以便使充电电容器充电。

根据本发明的另一方面，光电池进一步包括恒流源，连接到压控电路以便将恒流提供到光元件。

根据本发明的另一方面，电压阶跃元件包括具有彼此连接的漏极端和栅极端的MOS晶体管。

根据本发明的另一方面，电压阶跃元件包括二极管。

根据本发明的另一方面，电压阶跃元件包括串联连接的多个子电压阶跃元件。

根据本发明的另一方面，压控电路包括第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，第一MOS晶体管的漏极端连接到第二MOS晶体管的栅极端，以及第一MOS晶体管的栅极端连接到第二MOS晶体管的源极端和光元件的发射极端。

根据本发明的另一方面，充电电容器的放电特性是当入射在光元件上的光的强度处于第一状态时的第一速度，以及充电电容器的放电特性是当入射在光元件上的光的强度处于比第一状态弱的第二状态时，慢于第一速度的第二速度。

还能通过提供一种光电池的自动增益控制方法来实现本发明的上述和/或其他方面，该方法包括：根据在具有发射极端和基极端的光元件中的入射光信号，生成电流；当将入射信号输入到光元件时，使在充电电容器中充电的电流放电；在连接到光元件的发射极端的压控电路中，维持光元件的发射极端的电压恒定；以及在连接到压控电路的至少一个电压阶跃元件中，控制光元件的发射极的电压恒定。

根据本发明的另一方面，维持电压包括维持光元件的基极端的电压恒定。以及光元件的基极端的电压随光元件的基极端发射极端的电压变化线性改变。

根据本发明的另一方面，自动增益控制方法进一步包括根据复位信号，使充电电容器充电。

根据本发明的另一方面，自动增益控制方法进一步包括在完成充电电容器的放电后，读取由充电电容器生成的电压。

也能通过提供一种光电池的自动增益控制方法来实现本发明的上述和/或其他目的，该方法包括：根据在具有发射极端和基极端的光元件中的入射光信号，生成电流；当将入射信号输入到光元件时，使在充电电容器中充电的电流放电；根据遮光器中的光信号，控制充电电容器的放电时间；在连接到光元件的发射极端的压控电路中，维持光元件的发射极端的电压恒定；以及在连接到压控电路的至少一个电压阶跃元件中，控制光元件的发射极的电压恒定。

根据本发明的另一方面，维持电压包括维持光元件的基极端的电压恒定。

根据本发明的另一方面，光元件的基极端的电压随光元件的发射极端的电压变化线性改变。

根据本发明的另一方面，自动增益控制方法进一步包括根据复位信号，使充电电容器充电。

根据本发明的另一方面，当遮光器中，遮光器信号是第一状态时，使充电电容器放电，当在遮光器中，遮光器信号是第二状态时，停止充电电容器放电。

根据本发明的另一方面，自动增益控制方法进一步包括在完成充电电容器的放电后，读取由充电电容器生成的电压。

附图说明

从下述结合附图的实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见和更容易理解到，其中：

图1是表示使用传统的CMOS过程制造的子PNP型晶体管的结构的视图；

图2是表示具有偏压电池的光电池以便维持传统的光学传感器的基极端的恒定电压的视图；

图3是表示根据本发明的实施例的光电池的视图；

图4是表示与图3所示的光电池一起使用的MOSFET的视图；

图5是表示根据本发明的另一实施例的光电池的视图；以及

图6是当光分别入射在图3和5的光电池和传统的光电池上时，图3和5的光电池和传统的光电池的输出的图。

具体实施方式

现在，将详细地参考本发明的实施例，在附图中示例说明其例子，其中相同的标记表示相同的元件。下述描述实施例以便通过参考附图，解释本发明。

图3是根据本发明的实施例，表示光电池300的视图。

光电池元件301可以包括光电二极管302以便接收光信号、响应所接收的光信号，生成电流，以及放大所生成的电流，以及光电晶体管303以便将由光电二极管302生成的电流放大为放大元件。

根据这一实施例，压控电路304可以包括第一MOS晶体管305和第二MOS晶体管306以便维持基极端电压V_bnode恒定。

如图3所示，压控电路304可以包括第一MOS晶体管305和第二MOS晶体管306，第一MOS晶体管305的漏极端连接到第二MOS晶体管306的栅极端，以及第一MOS晶体管305的栅极端能连接到第二MOS晶体管306的源极端以及光电晶体管303的发射极端。

当光电晶体管303的发射极端的电压V_emt增加时，减小第一MOS晶体管305的电阻，减小第二MOS晶体管306的栅极端的电压，减小第二MOS晶体管306的源极端的电压，相应地，增加光电晶体管303的发射极端的电压V_emt。当减小光电晶体管303的发射极端的电压V_emt时，增加第一MOS晶体管305的电阻，增加第一MOS晶体管的漏极端的电压，即第二MOS晶体管306的栅极端的电压，因此，增加光电晶体管303的发射极端的电压V_emt。根据光电池300的上述机构，能将光电晶体管303的发射极端的电压V_emt维持恒定的电压，以及还能使光电晶体管303的基极端的电压V_bnode维持恒定。

在根据这一实施例的光电池300中，能将一个或多个电压阶跃元件307连接到第一MOS晶体管305以便增加通过上述机构维持的发射极端的电压V_bnode。在图3所示的这一实施例中，具有彼此连接的漏极和栅极的MOS晶体管被用作一个或多个电压阶跃元件307。当连接多个MOS晶体管时，根据与阈值电压与电压阶跃元件307的数量的乘法成比例的总电压，能增加电压V_bnode，因此，增加施加到光电晶体管303的基极端的反向偏压。

根据本发明的另一方面，能将具有预定阈值电压的二极管或电阻元件用作电压阶跃元件(voltage stepping element)307。

光电晶体管303的基极端是输入端以便接收光信号并处于开路状态。恒流源30是镜像电路的一部分以便提供电流来操作光电池300。

在下文中，将描述光电池的操作。

能将从恒流源308输出的偏压作为偏压信号，诸如小于10nA。当输入复位信号时，导通复位单元309，使充电电容器310充电到预定电压。当将光信号输入到光电二极管302时，生成电流以便通过光电晶体管303使来自充电电容器310的充电电流放电。在这里，压控电路304使用上述机构维持光电晶体管303的发射极信号的电压V_bnode恒定。

在使充电电容器310放电期间，留在充电电容器310上的剩余电荷被输入到外部电路以便读出为输出。

在根据本发明的这一实施例的光电池300中，在下文中，将说明施加到光电晶体管303的基极端的偏压。

图4是表示与图3中所示的光电池一起使用的n-沟道MOSFET的视图。参考图4，当使晶体管饱和时，漏电流i_D如下。

$i_D=\frac{{\mathrm{W\μ}}_0{C}_{\mathrm{ox}}}{L}[(v_{\mathrm{GS}}-V_T)v_{\mathrm{DS}}-\frac{v_{\mathrm{DS}}^2}{2}(1+{\mathrm{\λv}}_{\mathrm{DS}})---\left(1\right)$

当晶体管不饱和时，漏电流i_D如下。

$i_D=\frac{{\mathrm{W\μ}}_0{C}_{\mathrm{ox}}}{L}[(v_{\mathrm{GS}}-V_T)v_{\mathrm{DS}\left(\mathrm{sat}\right)}-\frac{v_{\mathrm{DS}\left(\mathrm{sat}\right)}^2}{2}](1+{\mathrm{\λv}}_{\mathrm{DS}})=\frac{{\mathrm{W\μ}}_0{C}_{\mathrm{ox}}}{2L}{(v_{\mathrm{GS}}-V_T)}^2(1+{\mathrm{\λv}}_{\mathrm{DS}})---\left(2\right)$

在这里，μ₀(cm^2/volt.sec)是当电场为零时的动程，C_ox(F/cm²)是每个面积的栅氧化电容的单位，^λ(volts^-1)是沟道调制参数， $V_T=V_{T0}+\mathrm{\γ}(\sqrt{2\left|{\mathrm{\ω}}_f\right|+\left|V_{\mathrm{BS}}\right|}-\sqrt{2\left|{\mathrm{\ω}}_f\right|}),$ V_T0是当偏压为零时的临界电压，γ(volts^-0.5)是体积临界参数，以及^2|ωf|(volts)是强反向表面势。

关于p-沟道MOSFET，使用与上述公式相同的公式，除电流的反向外。

根据上述公式(2)，当n沟道MOS饱和时，

$\mathrm{\&lambda;}<<1,i_D=\frac{W}{2L}{\mathrm{\&mu;}}_0{C}_{\mathrm{ox}}{(v_{\mathrm{GS}}-V_T)}^2---\left(3\right)$

参考图3，当电压阶跃元件307的栅极和源极间的电压为VGS1，以及第一MOS晶体管305的栅极和源极间的电压为VGS2时，V_emt如下。

V_emt＝V_GS1+V_GS2           (5)

当电压阶跃元件307和第一MOS晶体管305的漏电压为I时，V_emt如下。

$V_{\mathrm{emt}}=\sqrt{\frac{2I}{{\mathrm{\&mu;}}_0{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W_1}{L_1}}}+\sqrt{\frac{2I}{{\mathrm{\&mu;}}_0{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W_2}{L_2}}}+V_{T1}+V_{T2}---\left(6\right)$

在上述公式中，下标1表示电压阶跃元件307，以及下标2表示第一MOS晶体管305。

在图3中，当V_bnode＝V_emt-V_be(7)，光电晶体管303的基极端的电压如下。

$V_{\mathrm{bnode}}=\sqrt{\frac{2I}{{\mathrm{\&mu;}}_0{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W_1}{L_1}}}+\sqrt{\frac{2I}{{\mathrm{\&mu;}}_0{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W_2}{L_2}}}+V_{T1}+V_{T2}{-V}_{\mathrm{be}}---\left(8\right)$

在传统电路中，基极端的电压V_bnode如下。

$V_{\mathrm{bnode}}=\sqrt{\frac{2I}{{\mathrm{\&mu;}}_0{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}}+}{V}_T-V_{\mathrm{be}}$

根据公式(8)和(9)，使用电压阶跃元件的W/L比率，能使电压V_bnode高于传统的电路。

图5是表示根据本发明的另一实施例的光电池500的视图。

光电池301可以包括接收光信号、响应所接收的光信号，生成电流，以及放大所生成的电流的光电二极管502，以及放大由光电二极管502生成的电流、作为放大元件的光电晶体管503，光电晶体管503是子PNP型晶体管。

根据这一实施例，压控电路504可以包括第一MOS晶体管505和第二MOS晶体管506以便维持基极端电压V_bnode恒定。

如图5所示，压控电路504可以包括第一MOS晶体管505和第二MOS晶体管506，第一MOS晶体管505的漏极端被连接到第二MOS晶体管506的栅极端，以及第一MOS晶体管505的栅极端能被连接到第二MOS晶体管506的源极端和光电晶体管503的发射极端。

当增加光电晶体管503的发射极端的电压V_emt时，减小第一MOS晶体管505的电阻，减小第二MOS晶体管506的栅极端的电压，减小第二MOS晶体管356的源极端的电压，以及相应地，增加光电晶体管503的发射极端的电压V_emt。当光电晶体管503的发射极端的电压V_emt减小时，第一MOS晶体管505的电阻增加，第一MOS晶体管505的漏极端的电压，即第二MOS晶体管506的栅极端的电压增加，相应地，光电晶体管503的发射极端的电压V_emt增加。根据光电池500的上述机构，光电晶体管503的发射极端的电压V_emt能维持恒定电压，以及光电晶体管503的基极端的电压V_bnode也能维持恒定。

在根据这一实施例的光电池500中，能将一个或多个电压阶跃元件507连接到第一MOS晶体管505以便增加由上述机构维持的发射极端的电压V_bnode。在图5所示的这一实施例中，具有彼此连接的漏极端和栅极端的MOS晶体管被用作一个或多个电压阶跃元件507。当连接多个MOS晶体管时，根据与阈值电压和电压阶跃元件507的数量的乘法成比例的总电压，能增加电压V_bnode，从而增加施加到光电晶体管503的基极端的反向偏压。

根据本发明的另一方面，能将具有预定阈值电压的二极管或电阻元件用作电压阶跃元件507。光电晶体管503的基极端是输入端以便接收光信号并处于开路状态。

恒流源508是镜像电路的一部分以便提供电流来操作光电池500。

在下文中，将描述光电池500的操作。

能从恒流源308输入偏压作为偏压信号，诸如小于10nA。当输入复位信号时，导通复位单元509，使充电电容器510充电到预定电压。当将光信号输入到光电二极管502时，生成电流以便通过光电晶体管503使来自充电电容器510的充电电流放电。

在这里，压控电路504使用上述机构维持光电晶体管503的发射极信号的电压V_bnode恒定。

在使充电电容器510放电期间，留在充电电容器510上的剩余电荷被输入到外部电路以便读出为输出。

遮光器511根据入射在光元件501上的光的强度，控制在充电电容器510中充电的电荷的放电时间。即，当从使复位信号改变成低信号时的时间到当将遮光器511的输入改变成低信号时的时间，确定充电电容器510的放电时间。当光强度很强时，在缩短的时间周期期间，导通遮光器511以便缩短充电电容器510的放电时间。然而，光强度很弱时，在延长的时间周期期间，导通遮光器511以便延长(变长)充电电容器510的放电时间。

当关闭(截止)遮光器511，即结束(停止)充电电容器510的放电时，将由于在充电电容器510上剩余的电荷的电压值输出到外部电路作为输出信号V_OUT。在根据本发明的这一实施例的光电池500中，光电晶体管503的基极端的电压Vbnode高于如公式(10)所示的电压，以及将比传统电路更高的反向偏压提供到光电晶体管503的基极端。

由于增加光电池500的基极端的电压，提高了光电池的灵敏度。即，参考图1，耗尽区应当位于紧邻光电池的表面以便光到达子PNP型晶体管的耗尽区以及应当增加反向电压以便使耗尽区紧邻该表面。根据本发明的实施例，基极端和发射极端间的反向电压高于传统电路，因此提高了光电池的灵敏度。

图6是表示当光分别入射在本发明的光电池和传统的光电池上时，图3和5所示的光电池和传统的光电池的输出的图。当具有相同强度的光入射在光电池上时，用实线和虚线表示所读取的输出电压信号。

如图6所示，录具有相同强度的光入射在光电晶体管上时，根据由入射光生成的电流，传统电路B的输出信号电平为约1.79V。然而，本实施例电路A的输出信号电平为约2.1V。相对于具有相同强度的相同光，与传统电路A相比，使本实施例电路A的光电池提高约17％。

根据本发明的方面，尽管光电池具有最小电路大小，光电池的设计未变得复杂，以及使用附加，能安置多个光电池。另外，光电池能以最佳状态操作子PNP型晶体管。

根据本发明的另一方面，在光电池电路中，当增加光电晶体管的基极端的电压时，能提高光电晶体管的灵敏度。

根据本发明的另一方面，光电晶体管的基极端的电压能高于传统的光电池电路，从而提高了光电晶体管的光有效性。

如上所述的光电池是根据本发明的实施例的例子。然而，本发明不限于此。

尽管已经示出和描述了本发明的一些实施例，本领域的普通技术人员将意识到在不背离由本发明的原理和精神，以及在附加权利要求书及其等效中限定的范围的情况下，可以在这些实施例中做出改变。

Claims (30)

1.一种光电池，包括：

光元件，具有发射极端和基极端以便根据入射光信号生成电流；

充电电容器，当将所述光信号输入到所述光元件时，使在其中所充的电流放电；

压控电路，连接到所述光元件的发射极端，以便维持所述光元件的发射极端的电压恒定；以及

至少一个电压阶跃元件，连接到所述压控电路以便按预定段，阶跃所述光元件的发射极的电压。

2.如权利要求1所述的光电池，其中，所述光电池包括接收所述光信号的光接收器，以及电流放大器，并且所述光接收器连接到所述电流放大器的基极端。

3.如权利要求1所述的光电池，其中，所述光元件的基极端的电压随所述光元件的发射极端的电压的变化线性改变。

4.如权利要求1所述的光电池，进一步包括：

复位单元，复位所述充电电容器以便使所述充电电容器充电。

5.如权利要求1所述的光电池，进一步包括：

恒流源，连接到所述压控电路以便将恒流提供到所述光元件。

6.如权利要求1所述的光电池，其中，所述电压阶跃元件包括具有彼此连接的漏极端和栅极端的MOS晶体管。

7.如权利要求1所述的光电池，其中，所述电压阶跃元件包括二极管。

8.如权利要求1所述的光电池，其中，所述电压阶跃元件包括串联连接的多个子电压阶跃元件。

9.如权利要求1所述的光电池，其中，所述压控电路包括第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的漏极端连接到所述第二MOS晶体管的栅极端，以及所述第一MOS晶体管的栅极端连接到所述第二MOS晶体管的源极端和所述光元件的发射极端。

10.一种光电池，包括：

光元件，具有发射极端和基极端以便根据入射光信号生成电流；

充电电容器，当将所述光信号输入到所述光元件时，使在其中所充的电流放电；

压控电路，连接到所述光元件的发射极端，以便维持所述光元件的发射极端的电压恒定；

至少一个电压阶跃元件，连接到所述压控电路以便按预定段，阶跃所述光元件的发射极的电压；以及

遮光器，根据入射在所述光元件上的光的强度，控制所述充电电容器的放电特性。

11.如权利要求10所述的光电池，其中，所述光元件包括接收所述光信号的光接收器，以及电流放大器，并且所述光接收器连接到所述电流放大器的基极端。

12.如权利要求10所述的光电池，其中，所述光元件的基极端的电压随所述光元件的发射极端的电压的变化线性改变。

13.如权利要求10所述的光电池，进一步包括：

复位单元，复位所述充电电容器以便使所述充电电容器充电。

14.如权利要求10所述的光电池，进一步包括：

恒流源，连接到所述压控电路以便将恒流提供到所述光元件。

15.如权利要求10所述的光电池，其中，所述电压阶跃元件包括具有彼此连接的漏极端和栅极端的MOS晶体管。

16.如权利要求10所述的光电池，其中，所述电压阶跃元件包括二极管。

17.如权利要求10所述的光电池，其中，所述电压阶跃元件包括串联连接的多个子电压阶跃元件。

18.如权利要求10所述的光电池，其中，所述压控电路包括第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的漏极端连接到所述第二MOS晶体管的栅极端，以及所述第一MOS晶体管的栅极端连接到所述第二MOS晶体管的源极端和所述光元件的发射极端。

19.如权利要求10所述的光电池，其中，所述充电电容器的放电特性是当入射在所述光元件上的光的强度处于第一状态时的第一速度，以及所述充电电容器的放电特性是当入射在所述光元件上的光的强度处于比所述第一状态弱的第二状态时，慢于所述第一速度的第二速度。

20.一种光电池的自动增益控制方法，所述方法包括：

根据在具有发射极端和基极端的光元件中的入射光信号，生成电流；

当将所述入射信号输入到所述光元件时，使在充电电容器中充电的电流放电；

在连接到所述光元件的发射极端的压控电路中，维持所述光元件的发射极端的电压恒定；以及

在连接到所述压控电路的至少一个电压阶跃元件中，控制所述光元件的发射极的电压恒定。

21.如权利要求20所述的自动增益控制方法，其中，维持所述电压包括维持所述光元件的基极端的电压恒定。

22.如权利要求20所述的自动增益控制方法，其中，所述光元件的基极端的电压随所述光元件的基极端的电压变化线性改变。

23.如权利要求20所述的自动增益控制方法，进一步包括：

根据复位信号，使所述充电电容器充电。

24.如权利要求20所述的自动增益控制方法，进一步包括：

在完成所述充电电容器的放电后，读取由所述充电电容器生成的电压。

25.一种光电池的自动增益控制方法，所述方法包括：

根据在具有发射极端和基极端的光元件中的入射光信号，生成电流；

当将所述入射信号输入到所述光元件时，使在充电电容器中充电的电流放电；

根据遮光器中的光信号，控制所述充电电容器的放电时间；

在连接到所述光元件的发射极端的压控电路中，维持所述光元件的发射极端的电压恒定；以及

在连接到所述压控电路的至少一个电压阶跃元件中，控制所述光元件的发射极的电压恒定。

26.如权利要求25所述的自动增益控制方法，其中，维持所述电压包括维持所述光元件的基极端的电压恒定。

27.如权利要求25所述的自动增益控制方法，其中，所述光元件的基极端的电压随所述光元件的基极端的电压变化线性改变。

28.如权利要求25所述的自动增益控制方法，进一步包括：

根据复位信号，使所述充电电容器充电。

29.如权利要求25所述的自动增益控制方法，其中，当所述遮光器中，遮光器信号是第一状态时，使所述充电电容器放电，当在所述遮光器中，所述遮光器信号是第二状态时，停止所述充电电容器放电。

30.如权利要求25所述的自动增益控制方法，进一步包括：

在完成所述充电电容器的放电后，读取由所述充电电容器生成的电压。

Images