DE19832791A1 - Aktiver Pixelsensor mit einem ausgeprägten Integrationsmodus - Google Patents
Aktiver Pixelsensor mit einem ausgeprägten IntegrationsmodusInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf einen aktiven
Pixelsensor. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf
einen aktiven Pixelsensor, der Transistoren umfaßt, die in
einem ausgeprägten Integrationsmodus betrieben werden.
Eine elektronische Kamera wandelt allgemein ein optisches
Bild in einen Satz von elektronischen Signalen um. Die elek
tronischen Signale können Intensitäten von Licht darstellen,
das durch die Kamera empfangen wird. Die elektronische Kame
ra umfaßt typischerweise ein Array von Bildsensoren, die die
Intensität des Lichts, das durch die Kamera empfangen wird,
erfassen. Die Bildsensoren erzeugen typischerweise elektro
nische Signale, die Amplituden aufweisen, die proportional
zu der Intensität des Lichts sind, das durch die Sensoren
empfangen wird. Die elektronischen Signale können abgetastet
und digitalisiert werden, um ein Bildverarbeiten zu ermögli
chen.
Die Integration der Bildsensoren mit Signalverarbeitungsmo
dulen ist wichtig, da eine Integration eine Miniaturisierung
und eine Verbesserung von Bilderzeugungssystemen ermöglicht.
Die Integration der Bildsensoren zusammen mit analogen und
digitalen Signalverarbeitungsmodulen ermöglicht, daß elek
tronische Kamerasysteme kompakt und kostengünstig sind und
niedrige Leistungsmengen dissipieren. Der Grad der Integra
tion hängt jedoch von der Miniaturisierung der Bildsensoren
ab.
Ursprünglich sind Bildsensoren überwiegend ladungsgekoppelte
Bauelemente (CCDs; CCD = Charged Coupled Device). Die CCDs
sind relativ klein, und dieselben können einen hohen Füll
faktor liefern. CCDs sind jedoch sehr schwer mit digitalen
und analogen Signalverarbeitungsmodulen integrierbar. Ferner
dissipieren CCDs große Leistungsmengen und dieselben können
unter Bildverschmierproblemen leiden.
Eine Alternative zu den CCD-Sensoren sind aktive Pixelsenso
ren. Mehrere Typen von bekannten aktiven Pixelsensorstruktu
ren existieren derzeit. Jede Struktur der bekannten Struktu
ren von aktiven Pixelsensoren umfaßt jedoch Merkmale, die
die Attraktivität der spezifischen Sensorstruktur begrenzen.
Fig. 1 zeigt eine bekannte Struktur für aktive Pixelsenso
ren, die vier Transistoren Q1, Q2, Q3, Q4, eine schwebende
Diode FD (FD = Floating Diode) und einen MOS-Kondensator CM1
umfaßt. Aufgrund der großen Anzahl von Schaltungselementen
erfordert diese aktive Pixelstruktur eine wesentliche Menge
an integriertem Schaltungsbereich. Die NEUEINSTELLEN-Leitung
dieser Struktur ermöglicht es, daß die schwebende Diode FD
entladen werden kann. Eine PG-Verbindung umfaßt einen Poly
siliziumdraht. Durch Einstellen des Spannungspotentials der
PG-Verbindung wird der MOS-Kondensator CM1 aufgrund der Ver
armung einer Kanalregion erzeugt, die unter der PG-Verbin
dung erzeugt wird. Eine TX-Verbindung wird auf ein festes
Spannungspotential getrieben, um eine Potentialbarriere für
den MOS-Kondensator CM1 vorzusehen. Die Verarmungsregion,
die den MOS-Kondensator CM1 erzeugt, wird durch Vorspannen
der PG-Verbindung auf ein hohes Spannungspotential (Vdd)
erzeugt. Der MOS-Kondensator CM1 wird Elektronen ansammeln,
wenn derselbe Licht ausgesetzt wird, das die Elektronen an
regt. Nach einer Integrationszeit werden die Elektronen, die
auf dem MOS-Kondensator angesammelt sind, zu der schwebenden
Diode FD übertragen, da der MOS-Kondensator CM1 aufhört zu
existieren. Eine Signalspannung wird quer zu der schwebenden
Diode FD gespeichert, die proportional zu der Intensität des
Lichts ist, das durch den aktiven Pixelsensor empfangen
wird. Die AUSWÄHLEN-Verbindung ermöglicht es, daß die Si
gnalspannung quer zu der schwebenden Diode abgetastet werden
kann. Wie vorher erwähnt, erfordert die beträchtliche Anzahl
von elektrischen Komponenten, die diesem aktiven Pixelsensor
zugeordnet ist, eine große Menge an integriertem Schaltungs
bereich, was den Fullfaktor des Sensors begrenzt.
Fig. 2 zeigt eine bekannte Struktur eines aktiven Pixelsen
sors, die drei Transistoren Q5, Q6, Q7 und eine Photodiode
PD1 erfordert. Die Photodiode PD1 sammelt Ladung mit einer
Rate, die proportional zu der Intensität von Licht ist, das
durch die Photodiode PD1 empfangen wird. Die Kapazität, die
mit dem Knoten ND (ND = node = Knoten) gekoppelt ist, sam
melt Ladung, sowie die Photodiode PD1 Elektronen sammelt.
Die Struktur eines aktiven Pixelsensors, die in Fig. 2 ge
zeigt ist, umfaßt weniger Transistoren als die Struktur ei
nes aktiven Pixelsensors, die in Fig. 1 gezeigt ist. Daher
ist die in Fig. 2 gezeigte Struktur eines aktiven Pixelsen
sors kleiner als die in Fig. 1 gezeigte Struktur eines akti
ven Pixelsensors. Eine Miniaturisierung eines Arrays dieser
Pixelsensoren ist jedoch durch den Füllfaktor der Pixelsen
soren begrenzt. Um den Füllfaktor zu verbessern, muß die An
zahl der Transistoren in jedem Pixelsensor weiter reduziert
werden.
Fig. 3 zeigt einen bekannten einzelnen aktiven Pixelsensor
mit einem NPN-Bipolartransistor. Die Größenvorteile des Um
fassens lediglich eines Transistors innerhalb des aktiven
Pixelsensors werden durch die Größenerfordernisse zum Imple
mentieren des aktiven Pixelsensors zunichte gemacht. Das
heißt der einzelne Transistor ist ein NPN-Bipolartransistor,
der eine N-Wanne erfordert, wenn der aktive Pixelsensor un
ter Verwendung eines P-dotierten Substrats implementiert
wird. Typischerweise sind die N-Wannen groß, wenn dieselben
unter Verwendung eines CMOS-Fertigungsprozesses implemen
tiert werden. Ferner ist ein Basisknoten des NPN-Bipolar
transistors im wesentlichen schwebend. Daher ist das Neuein
stellen des aktiven Pixelsensors an dem Basisknoten nicht
sehr leicht. Als ein Resultat kann dieser aktive Pixelsensor
unter einem Bildnacheilen leiden.
Fig. 4 zeigt eine bekannte Struktur eines passiven Pixel
sensors, die zwei Transistoren Q9, Q10 und eine Photodiode
PD2 erfordert. Die Photodiode PD2 umfaßt eine Sperrschicht
kapazität CD. Ein Ausgang des passiven Pixels ist mit einer
Bitleitung verbunden, die eine Buskapazität CBUS umfaßt. Der
Transistor Q10 wird eingeschaltet, wenn der aktive Pixelsen
sor ausgewählt wird. Die Kapazität der Sperrschichtkapazität
CD ist effektiv parallel zu einer Kapazität eines Busses
CBUS geschaltet. Der Füllfaktor dieses Pixelsensors ist
hoch. Das Signal-Zu-Rausch-Verhältnis ist jedoch nicht mit
einer Erhöhung der Anzahl von Pixelsensoren innerhalb eines
Arrays der Pixelsensoren steigerbar. Ein Spannungspotential,
das durch eine Ladung erzeugt wird, die auf der Kapazität
der Photodiode gespeichert ist, wird mit der Kapazität des
Busses geteilt. Wenn der aktive Pixelsensor ausgewählt ist,
wird die Spannungsladung, die auf der Kapazität der Photo
diode gesammelt ist, stark reduziert, da die Ladung auf der
Kapazität der Photodiode mit der Kapazität des Busses ge
teilt wird. Die Kapazität des Busses nimmt zu, sowie die
Größe des Arrays von aktiven Pixelsensoren zunimmt. Daher
wird das Signal-Zu-Rausch-Verhältnis eines Signals, das
durch den aktiven Pixelsensor erzeugt wird, stark reduziert,
wenn sich der aktive Pixelsensor innerhalb eines großen Ar
rays von aktiven Pixelsensoren befindet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
aktiven Pixelsensor zu schaffen, der physisch klein ist und
einen hohen Füllfaktor besitzt, wobei derselbe rauscharme
Auslesesignale liefert und ein elektronisches Verschließen
und ein Antiüberstrahlen vorsieht, und wobei derselbe mit
einer Bildverarbeitungsschaltungsanordnung integriert und
unter Verwendung eines kostengünstigen CMOS-Prozesses ge
fertigt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen aktiven Pixelsensor gemäß An
spruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft einen aktiven Pixelsensor,
der mit kostengünstigen CMOS-Fertigungsprozessen kompatibel
ist. Der aktive Pixelsensor ist physisch klein und besitzt
einen hohen Füllfaktor. Der aktive Pixelsensor liefert
rauscharme Auslesesignale und sieht ein Antiüberstrahlen und
ein elektronisches Verschließen vor. Ferner kann der aktive
Pixelsensor mit analogen und digitalen Verarbeitungsschal
tungsanordnungen integriert werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung umfaßt einen
aktiven Pixelsensor. Der aktive Pixelsensor umfaßt einen
Verstärkungs/Vergleichs-Transistor, der eine Schwellenspan
nung aufweist. Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor kop
pelt einen Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors
mit einem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors,
wenn der Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors die
Schwellenspannung überschreitet. Eine Photodiode erzeugt ei
ne Signalspannung, die einen Spannungspegel aufweist, der
von der Intensität des Lichts abhängt, das durch die Photo
diode empfangen wird. Die Signalspannung ist mit dem Eingang
des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors gekoppelt. Ein Neu
einstelltransistor koppelt eine Neueinstelleitung mit der
Photodiode und entlädt die Photodiode, wenn die Neueinstell
leitung aktiv ist. Ein Koppelkondensator koppelt eine Aus
wahlleitung mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-
Transistors. Die Auswahlleitung bewirkt, daß das Eingangs
signal des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors die Schwel
lenspannung überschreitet, und dadurch die Signalspannung
mit dem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors kop
pelt. Die Schwellenspannung wird eingestellt, um den dyna
mischen Bereich der Signalspannung zu verbessern, die mit
dem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors gekop
pelt ist. Ein Rückseiten-Gate (= Back-Gate) des Verstär
kungs/Vergleichs-Transistors ist mit einem P-Typ-Substrat
verbunden, das mit einer Schaltungsmasse verbunden ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ähnlich
zu dem ersten Ausführungsbeispiel, dasselbe umfaßt jedoch
den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor als einen N-Typ-MOSFET
und den Neueinstelltransistor als einen N-Typ-MOSFET.
Ferner ist das Rückseiten-Gate des Verstärkungs/Vergleichs-
Transistors mit einer P-Wanne verbunden, die mit einer vor
einstellbaren Spannung verbunden ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ähnlich
zu dem ersten Ausführungsbeispiel, dasselbe umfaßt jedoch
den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor als einen
P-Typ-MOSFET und den Neueinstelltransistor als einen N-Typ-MOSFET.
Ferner ist ein Rückseiten-Gate (= Back-Gate) des Verstär
kungs/Vergleichs-Transistors mit einer variablen Spannung
verbunden, die die Schwellenspannung einstellt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ähnlich
zu dem ersten Ausführungsbeispiel, dasselbe umfaßt jedoch
den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor als einen
P-Typ-MOSFET und den Neueinstelltransistor als einen P-Typ-MOSFET.
Ferner ist ein Rückseiten-Gate des Verstärkungs/Vergleichs-
Transistors mit einer variablen Spannung verbunden, die die
Schwellenspannung einstellt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine bekannte Struktur eines aktiven Pixelsensors,
die vier Transistoren umfaßt;
Fig. 2 eine bekannte Struktur eines aktiven Pixelsensors,
die drei Transistoren umfaßt;
Fig. 3 eine bekannte Struktur eines aktiven Pixelsensors,
die einen einzigen NPN-Bipolartransistor umfaßt;
Fig. 4 eine bekannte Struktur eines passiven Pixelsensors,
die zwei Transistoren umfaßt;
Fig. 5 ein Schaltungsschema eines ersten Ausführungsbei
spiels der Erfindung;
Fig. 6 eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das
in Fig. 5 gezeigt ist;
Fig. 7 ein Taktdiagramm der Signale, die in dem Schema von
Fig. 5 gezeigt sind, wenn die Intensität von Licht
erfaßt wird, das durch den aktiven Pixelsensor der
Erfindung erfaßt wird;
Fig. 8 ein Schaltungsschema eines zweiten Ausführungsbei
spiels der Erfindung;
Fig. 9 eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das
in Fig. 8 gezeigt ist;
Fig. 10 ein Schaltungsschema eines dritten Ausführungsbei
spiels der Erfindung;
Fig. 11 eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das
in Fig. 10 gezeigt ist;
Fig. 12 ein Schaltungsdiagramm eines vierten Ausführungs
beispiels der Erfindung;
Fig. 13 eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das
in Fig. 12 gezeigt ist;
Fig. 14 ein Taktdiagramm der Signale, die in dem Schema von
Fig. 12 gezeigt sind, wenn die Intensität von Licht
erfaßt wird, das durch den aktiven Pixelsensor der
Erfindung empfangen wird; und
Fig. 15 ein Schaltungsdiagramm eines fünften Ausführungs
beispiels der Erfindung.
Wie es in den Zeichnungen zum Zweck der Darstellung gezeigt
ist, ist die Erfindung mit einem aktiven Pixelsensor mit ei
nem ausgeprägten Integrationsmodus gezeigt. Der aktive Pi
xelsensor sieht eine kleine Pixelgröße und einen hohen Füll
faktor vor. Der aktive Pixelsensor liefert rauscharme Aus
lesesignale und sieht ein Antiüberstrahlen und ein elektro
nisches Verschließen vor. Ferner kann der aktive Pixelsensor
mit einer analogen und digitalen Verarbeitungsschaltungsan
ordnung unter Verwendung eines kostengünstigen Fertigungs
prozesses integriert werden.
Fig. 5 ist ein Schaltungsschema eines ersten Ausführungsbei
spiels der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel ist ein ak
tiver Pixelsensor, der einen N-Typ-MOSFET-Neueinstelltransi
stor M1, einen N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transi
stor M2, einen Koppelkondensator C1 und eine Photodiode D1
umfaßt. Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 umfaßt ein
Kanalimplantat, das eine hohe Substratstörstellenkonzentra
tion umfaßt. Das Kanalimplantat führt dazu, daß der Verstär
kungs/Vergleichs-Transistor M2 eine Schwellenspannung auf
weist, die größer als bei einem typischen N-Typ-MOSFET-Tran
sistor ist. Der Eingang (Gate) des Verstärkungs/Vergleichs-
Transistors M2 ist mit der Kathode der Photodiode D1 ver
bunden. Der Verbindungsknoten wird als ein Signalknoten N1
in Fig. 5 bezeichnet. Das Bilden von Kanalimplantaten in
MOSFET-Transistoren ist in der Technik der Transistorfer
tigung gut bekannt.
Das Schaltungsschema von Fig. 5 umfaßt mehrere gesteuerte
Eingangssignale und ein einziges Ausgangssignal. Die ge
steuerten Eingangssignale umfassen Vdd, Vreset, MASSE, AUS-
WÄHLEN und NEUEINSTELLEN. Vdd ist eine Leistungsversorgung,
die allgemein ferner die digitale und analoge Signalverar
beitungsschaltungsanordnung mit Leistung versorgt, die den
aktiven Pixelsensoren zugeordnet ist. MASSE ist eine Schal
tungsmasse. Vreset (reset = neueinstellen) ist eine Bezugs
spannung, die die Vorspannung des Signalknotens N1 quer zu
der Photodiode D1 bestimmt, wenn der aktive Pixelsensor neu
eingestellt wird. Vreset kann ferner mit der Leistungsver
sorgungsspannung Vdd verbunden sein. Dies führt jedoch dazu,
daß der aktive Pixelsensor einen längeren Zeitbetrag erfor
dert, um neu eingestellt zu werden. Das Eingangssignal AUS
WÄHLEN ist aktiv, wenn der aktive Pixelsensor zum Zweck des
Erfassens der Intensität von Licht, das durch den aktiven
Pixelsensor empfangen wird, ausgewählt wird. Das Eingangs
signal AUSWÄHLEN ist ein gepulstes Eingangssignal, das die
Schaltungselemente des aktiven Pixelsensors zum Zweck des
Koppelns eines Spannungspotentials quer zu der Photodiode D1
mit einem Ausgangssignal COL vorspannt. Das Eingangssignal
NEUEINSTELLEN stellt den aktiven Pixelsensor durch Vorspan
nen des Signalknotens N1 und Entladen der Photodiode D1 neu
ein.
Das gepulste Eingangssignal AUSWÄHLEN und der Koppelkonden
sator C1 können physisch durch Fertigen einer Polysilizium
schicht über einer N-Insel-Diffusionsschicht realisiert wer
den. Die Fertigung einer Polysiliziumschicht über einer
N-Insel-Diffusionsschicht ist in der Technik der Halbleiter
fertigung gut bekannt.
Fig. 6 zeigt eine Implementation des Ausführungsbeispiels,
das in Fig. 5 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt
ein P-dotiertes Substrat 20. Das P-dotierte Substrat 20 um
faßt mehrere N-dotierte Diffusionsregionen 22, 24, 26, 28.
Das Ausführungsbeispiel umfaßt ferner Gateoxidregionen 29,
30, 31, eine Polysiliziumschicht 33, eine Metallschicht 32,
eine Photolackmetallschicht 35 und eine Feldoxidregion 34.
Der Neueinstelltransistor M1 ist durch die N-dotierte Diffu
sionsregion 22, die Gateoxidregion 29, das P-dotierte Sub
strat 20 und die N-dotierte Diffusionsregion 24 gebildet.
Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 ist durch die
N-dotierte Diffusionsregion 26, die Gateoxidregion 31, das
P-dotierte Substrat 20 und die N-dotierte Diffusionsregion 28
gebildet. Der Verstärkungs/Vergleichstransistor M2 umfaßt
ferner ein Kanalimplantat 37. Die Photodiode D1 ist durch
das P-dotierte Substrat 20 und die N-dotierte Diffusionsre
gion 24 gebildet. Der Koppelkondensator ist durch die Gate
oxidregion 30 und die Polysiliziumschicht 33 gebildet.
Fig. 7 ist ein Taktdiagramm der Signale, die in dem Schema
von Fig. 5 gezeigt sind, wenn die Intensität des Lichts er
faßt wird, das durch den aktiven Pixelsensor der Erfindung
erfaßt wird. Das Erfassen der Intensität des Lichts kann in
vier Hauptereignisse oder Hauptschritte eingeteilt werden.
Ein erstes Ereignis 71 umfaßt, daß die Neueinstelleitung
(NEUEINSTELLEN) des aktiven Pixelsensors von einer niedrigen
Neueinstellspannung 81 zu einer hohen Neueinstellspannung 83
pulst. Wenn die Neueinstelleitung (NEUEINSTELLEN) sich auf
der hohen Neueinstellspannung befindet, schaltet der Neuein
stelltransistor M1 ein und leitet Strom. Wenn der Neuein
stelltransistor M1 Strom leitet, wird-der Signalknoten N1 zu
dem Spannungspotential des Eingangssignals Vreset gezogen.
Das Spannungspotential des Eingangssignals Vreset ist ein
stellbar. Im allgemeinen sollte jedoch Vreset auf ein Span
nungspotential eingestellt werden, das kleiner als die hohe
Neueinstellspannung 83 minus der Schwellenspannung des Neu
einstelltransistors M1 ist, um die Einschwingzeit und das
Rauschen zu reduzieren. Wenn beispielsweise die hohe Neuein
stellspannung 83 5 Volt ist, und die Schwelle des Neuein
stelltransistors M1 0,7 Volt ist, dann sollte das Spannungs
potential der Spannung Vreset kleiner als 4,3 Volt sein.
Ein zweites Ereignis 73 umfaßt, daß das Spannungspotential
des Eingangssignals AUSWÄHLEN von einer hohen Auswahlspan
nung 85 zu einer niedrigen Auswahlspannung 87 pulst. Das
Eingangssignal NEUEINSTELLEN befindet sich auf der niedrigen
Neueinstellspannung 81 für die Zeitdauer, für die das Ein
gangssignal AUSWÄHLEN auf der niedrigen Auswahlspannung 87
verbleibt. Das Eingangssignal AUSWÄHLEN ist mit dem Signal
knoten N1 durch den Koppelkondensator C1 gekoppelt. Die
schnelle Änderung der Spannung quer zu dem Koppelkondensator
C1 zieht Ladung weg von dem Koppelkondensator C1. Das Span
nungspotential des Signalknotens N1 ändert sich durch die
Differenz zwischen der hohen Auswahlspannung 85 und der
niedrigen Auswahlspannung 87 multipliziert mit (C1/(C1 +
CSperrschicht)), wobei CSperrschicht eine Sperrschichtkapa
zität der Photodiode D1 ist. Nach der schnellen Spannungs
potentialänderung des Signalknotens N1 nimmt das Spannungs
potential des Signalknotens N1 nach dem zweiten Ereignis 73
weiter ab, sowie sich Elektronen auf der Kapazität des
Signalknotens N1 aufgrund dessen ansammeln, daß die Photodiode
Licht empfängt.
Das Spannungspotential des Signalknotens N1 wird weiter ab
nehmen, bis eines von zwei möglichen Ereignisse auftritt.
Entweder pulst das Spannungspotential des Eingangssignals
AUSWÄHLEN zurück zu der hohen Auswahlspannung 85, oder das
Spannungspotential des Signalknotens N1 wird bis zu dem
Punkt abnehmen, bei dem der Neueinstelltransistor M1 zu lei
ten beginnt. Rampen 91, 93, 95 zeigen mehrere unterschied
liche Rampenraten des Spannungspotentials des Signalknotens
N1. Die Rate, mit der das Spannungspotential des Signalkno
tens N1 abnimmt, ist proportional zu der Intensität des
Lichts, das durch die Photodiode empfangen wird. Je größer
die Intensität des Lichts ist, desto schneller werden Elek
tronen auf der Kapazität des Signalknotens N1 gesammelt und
desto schneller nimmt das Spannungspotential auf dem Signal
knoten N1 ab. Beispielsweise zeigt die Rampe 91 eine schnel
lere Rampenrate als die Rampe 95. Daher ist die Intensität
des Lichts, das durch die Photodiode D1 beim Erzeugen der
Rampe 91 empfangen wird, größer als die Intensität des
Lichts, das durch die Photodiode D1 beim Erzeugen der Rampe
95 empfangen wird.
Wenn das Eingangssignal AUSWÄHLEN zurück zu der hohen Aus
wahlspannung pulst, wie es durch ein drittes Ereignis 75
dargestellt ist, wird das Spannungspotential des Signal
knotens N1 mit dem gleichen Betrag zunehmen, mit dem das
Spannungspotential des Signalknotens N1 abgenommen hat, als
das Eingangssignal AUSWÄHLEN zu der niedrigen Auswahlspan
nung gepulst ist. Genauer gesagt nimmt das Spannungspoten
tial des Signalknotens N1 mit der Differenz zwischen der
hohen Auswahlspannung und der niedrigen Auswahlspannung
multipliziert mit (C1/(C1 + CSperrschicht)) zu.
Je größer die Dauer der Pulsbreite des Eingangssignals
AUSWÄHLEN ist, desto wahrscheinlicher wird der Signalknoten
N1 hinunter zu einem Spannungspotentialrampen, bei dem der
Neueinstelltransistor M1 zu leiten beginnt, wie es durch die
Rampe 91 dargestellt ist. Daher wird die Pulsbreite des Ein
gangssignals AUSWÄHLEN durch die Kenntnis der Intensität des
Lichts, das durch die Photodiode D1 empfangen werden soll,
bestimmt. Allgemein ist es wünschenswert den Zustand zu ver
meiden, der resultiert, wenn der Neueinstelltransistor M1
aufgrund der Ladung leitet, die durch die Photodiode gelei
tet wird. Ein Merkmal der Erfindung umfaßt jedoch das Ver
hindern des Auftretens des Überstrahlens, wenn dieser Zu
stand auftritt. Wenn der Neueinstelltransistor M1 nicht ge
leitet hat, würde das Spannungspotential des Signalknotens
N1 weiter abnehmen, bis die Leistung eines benachbarten ak
tiven Pixelsensors beeinflußt würde. Der Neueinstelltransi
stor M1 verhindert, daß der aktive Pixelsensor unter einem
Überstrahlen leidet.
Mehrere Faktoren können den Betrag, mit dem das Spannungs
potential des Signalknotens N1 während des zweiten Ereignis
ses 73 variieren kann, beeinflussen. Die Faktoren umfassen
die Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Transi
stors M2 und das Spannungspotential der niedrigen Neuein
stellspannung 81. Das Erhöhen der Schwelle des Verstärkungs/
Vergleichs-Transistors M2 wird den Betrag des Spannungspo
tentials, mit dem das Spannungspotential des Signalknotens
N1 variieren kann, erhöhen. Das Verringern des Spannungspo
tentials der niedrigen Neueinstellspannung 81 wird den Be
trag erhöhen, mit dem das Spannungspotential des Signalkno
tens N1 variieren kann.
Ein drittes Ereignis 75 umfaßt, daß das Spannungspotential
des Eingangssignals AUSWÄHLEN von der niedrigen Auswahlspan
nung 87 zu der hohen Auswahlspannung 85 übergeht. Wie vorher
erwähnt, wird das Spannungspotential des Signalknotens N1
mit der Differenz zwischen der hohen Auswahlspannung 85 und
der niedrigen Auswahlspannung 87 multipliziert mit (C1/(C1
+ CSperrschicht)) zunehmen. Typische Werte des Spannungspo
tentials des Signalknotens N1 sind als Pegel 97, 99 darge
stellt. Diese Zunahme des Spannungspotentials des Signalkno
tens N1 wird bewirken, daß das Spannungspotential an dem
Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M2 größer
als die Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Tran
sistors M2 ist. Daher wird der Verstärkungs/Vergleichs-Tran
sistor M2 beginnen zu leiten. Als ein Resultat ist das Span
nungspotential an dem Signalknoten N1 durch den Verstär
kungs/Vergleichs-Transistor M2 mit dem Ausgangssignal COL
gekoppelt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal COL
abgetastet. Das abgetastete Ausgangssignal ist eine Darstel
lung der Intensität des Lichts, das durch die Photodiode D1
empfangen wird.
Das Ausgangssignal COL kann durch eine Analog-zu-Digital-
Wandler-(ADC-; ADC = Analog to Digital Converter) Schaltung
abgetastet werden. Es können gut bekannte ADC-Schaltungen
verwendet werden. Das Abtasten muß jedoch nach dem dritten
Ereignis 75 und vor einem vierten Ereignis 77 auftreten, bei
dem das NEUEINSTELLEN des aktiven Pixels von der niedrigen
Neueinstellspannung 81 zu der hohen Neueinstellspannung 83
übergeht.
Der Ausdruck ausgeprägter Integrationsmodus deutet drauf
hin, daß die Integration der Ladung, die durch die Photo
diode D1 gesammelt wird, auftritt, während sich der Signal
knoten N1 unterhalb der Schwellenspannung des Verstär
kungs/Vergleichs-Transistors M2 befindet. Das heißt die
Integration der gesammelten Ladung tritt auf, während der
Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 nicht leitet.
Fig. 8 ist ein Schaltungsschema, das ein zweites Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung darstellt. Dieses Schema ist
sehr ähnlich zu dem Schaltungsschema, das in Fig. 5 gezeigt
ist. Der N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2
ist jedoch durch einen N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Ver
gleichs-Transistor M3 ersetzt, der ein Rückseiten-Gate um
faßt, das mit einer P-Wanne verbunden ist. Der N-Typ-MOS-
FET-Neueinstelltransistor M1 ist durch einen N-Typ-MOSFET-
Neueinstelltransistor M4 ersetzt, der ein Rückseiten-Gate
umfaßt, das mit der P-Wanne verbunden ist. Die P-Wanne ist
mit einer einstellbaren Spannung verbunden. Im Gegensatz zu
dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 5
gezeigt ist, ist die Schwellenspannung dieses Ausführungs
beispiels einstellbar. Ein Array von aktiven Pixelsensoren,
wobei jeder derselben diesem Ausführungsbeispiel entspricht,
sieht die selektive Einstellung der Schwellenspannung jedes
aktiven Pixelsensors einzeln vor. Die P-Wanne erfordert
jedoch eine größere Menge an integriertem Schaltungssub
stratbereich. Daher ist der Füllfaktor dieses Ausführungs
beispiels nicht so groß wie bei dem ersten Ausführungsbei
spiel.
Fig. 9 zeigt eine Implementation des Ausführungsbeispiels,
das in Fig. 8 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt
ein N-dotiertes Substrat 21 und eine P-Wanne 23.
Der Neueinstelltransistor M4 ist durch die N-dotierte Diffu
sionsregion 22, die Gateoxidregion 29, die P-Wanne 23 und
die N-dotierte Diffusionsregion 24 gebildet. Der Verstär
kungs/Vergleichs-Transistor M3 ist durch die N-dotierte Dif
fusionsregion 26, die Gateregion 31, die P-Wanne 23 und die
N-dotierte Diffusionsregion 28 gebildet. Die Photodiode D1
ist durch die P-Wanne 23 und die N-dotierte Diffusionsregion
24 gebildet. Der Koppelkondensator ist durch die Gateoxid
region 30 und die Polysiliziumschicht 33 gebildet.
Fig. 10 ist ein Schaltungsschema, das ein drittes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung darstellt. Dieses Schema ist
sehr ähnlich zu dem Schaltungsschema, das in Fig. 5 gezeigt
ist, der N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2
wird jedoch durch einen P-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Ver
gleichs-Transistor M5 ersetzt, und der N-Typ-MOSFET-Neuein
stelltransistor M1 wird durch einen P-Typ-MOSFET-Neuein
stelltransistor M6 ersetzt. Ein Rückseiten-Gate des Ver
stärkungs/Vergleichs-Transistors M5 ist mit einer N-Wanne
verbunden. Die N-Wanne ist mit einer einstellbaren Spannung
verbunden.
Fig. 11 zeigt eine Implementation des Ausführungsbeispiels,
das in Fig. 10 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel um
faßt eine N-Wanne 41 und eine P-dotierte Diffusionsregion
43, 45.
Der Neueinstelltransistor M6 ist durch die N-dotierte Diffu
sionsregion 22, die Gateoxidregion 29, das P-dotierte Sub
strat 20 und die N-dotierte Diffusionsregion 24 gebildet.
Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M5 ist durch die
P-dotierte Diffusionsregion 43, die Gateoxidregion 31, die
N-Wanne 41 und die P-dotierte Diffusionsregion 45 gebildet.
Die Photodiode D1 ist durch das P-dotierte Substrat 20 und
die N-dotierte Diffusionsregion 24 gebildet. Der Koppelkon
densator ist durch die Gateoxidregion 30 und die Polysili
ziumschicht 33 gebildet.
Fig. 12 ist ein Schaltungsschema, das ein viertes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung darstellt. Dieses Ausführungs
beispiel umfaßt einen P-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-
Transistor M7 und einen P-Typ-MOSFET-Neueinstelltransistor
M8. Ein Rückseiten-Gate des Verstärkungs/Vergleichs-Transi
stors M7 ist mit einer N-Wanne verbunden, die mit einer ein
stellbaren Spannung verbunden ist. Ein Rückseiten-Gate des
Neueinstelltransistors M8 ist mit einer N-Wanne verbunden,
die mit einer einstellbaren Spannung verbunden ist.
Fig. 13 zeigt eine Implementation des Ausführungsbeispiels,
das in Fig. 12 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel um
faßt eine P-dotiertes Substrat 25, eine N-Wanne 27 und P-do
tierte Diffusionsregionen 46, 48.
Der Neueinstelltransistor M8 ist durch die P-dotierte Diffu
sionsregion 42, die Gateoxidregion 29, die N-Wanne 27 und
die P-dotierte Diffusionsregion 44 gebildet. Der Verstär
kungs/Vergleichs-Transistor M7 ist durch die P-dotierte Dif
fusionsregion 46, die Gateoxidregion 31, die N-Wanne 27 und
die P-dotierte Diffusionsregion 48 gebildet. Die Photodiode
D1 ist durch die N-Wanne 27 und die P-dotierte Diffusionsre
gion 44 gebildet. Der Koppelkondensator ist durch die Gate
oxidregion 30 und die Polysiliziumschicht 33 gebildet.
Fig. 14 ist ein Taktdiagramm der Signale, die in dem Schema
von Fig. 12 gezeigt sind, wenn die Intensität des Lichts er
faßt wird, das durch den aktiven Pixelsensor der Erfindung
erfaßt wird. Das Erfassen der Intensität des Lichts kann in
vier Hauptereignisse oder Hauptschritte eingeteilt werden.
Ein erstes Ereignis 201 umfaßt die Neueinstelleitung (NEU
EINSTELLEN) des aktiven Pixelsensors, die von einer hohen
Neueinstellspannung 103 zu einer niedrigen Neueinstellspan
nung 101 pulst. Wenn die Neueinstelleitung (NEUEINSTELLEN)
sich auf einer niedrigen Neueinstellspannung 101 befindet,
schaltet sich der Neueinstelltransistor M8 ein und leitet
Strom. Wenn der Neueinstelltransistor M8 Strom leitet, wird
der Signalknoten N1 hinunter zu dem Spannungspotential des
Eingangs Vreset gezogen. Das Spannungspotential des Ein
gangssignals Vreset ist einstellbar. Im allgemeinen sollte
Vreset jedoch auf ein Spannungspotential eingestellt sein,
das größer als die niedrige Neueinstellspannung 101 plus der
Schwellenspannung des Neueinstelltransistors M8 ist, um die
Einschwingzeit zu reduzieren. Wenn beispielsweise die nie
drige Neueinstellspannung 101 0 Volt ist, und die Schwelle
des Neueinstelltransistors M8 0,7 Volt ist, dann sollte das
Spannungspotential der Spannung Vreset kleiner als 0,7 Volt
sein.
Ein zweites Ereignis 203 umfaßt das Spannungspotential des
Eingangssignals AUSWÄHLEN, das von einer niedrigen Aus
wahlspannung 105 zu einer hohen Auswahlspannung 107 pulst.
Das Eingangssignal NEUEINSTELLEN befindet sich für die Zeit
dauer, mit der das Eingangssignal AUSWÄHLEN auf der hohen
Auswahlspannung 107 verbleibt, auf der hohen Neueinstell
spannung 103. Das Eingangssignal AUSWÄHLEN ist mit dem Si
gnalknoten N1 durch den Koppelkondensator C1 gekoppelt. Die
schnelle Änderung der Spannung quer zu dem Koppelkondensator
C1 bewirkt, daß sich Ladung auf dem Koppelkondensator C1
sammelt. Das Spannungspotential des Signalknotens N1 ändert
sich durch die Differenz zwischen der niedrigen Auswahlspan
nung 105 und der hohen Auswahlspannung 107 multipliziert mit
(C1/(C1 + CSperrschicht)), wobei CSperrschicht eine Sperr
schichtkapazität der Photodiode D1 ist. Nach der schnellen
Spannungspotentialänderung des Signalknotens N1 nimmt das
Spannungspotential des Signalknotens N1 nach dem zweiten Er
eignis 93 weiter zu, sowie Ladung, dadurch, daß die Photo
diode Licht empfängt, von der Kapazität des Signalknotens N1
weggezogen wird.
Das Spannungspotential des Signalknotens N1 wird weiter zu
nehmen, bis eines der zwei möglichen Ereignisse auftritt.
Entweder pulst das Spannungspotential des Eingangssignals
AUSWÄHLEN zurück hinunter zu der niedrigen Auswahlspannung
105, oder das Spannungspotential des Signalknotens N1 wird
zu dem Punkt zunehmen, bei dem der Neueinstelltransistor M8
zu leiten beginnt. Rampen 111, 113, 115 zeigen mehrere un
terschiedliche Rampenraten des Spannungspotentials des
Signalknotens N1. Die Rate, mit der das Spannungspotential des
Signalknotens N1 zunimmt, ist proportional zu der Intensität
des Lichts, das durch die Photodiode empfangen wird. Je
größer die Intensität des Lichts ist, desto schneller werden
Elektronen von der Kapazität des Signalknotens N1 weggezogen
und desto schneller nimmt das Spannungspotential an dem
Signalknoten N1 zu. Beispielsweise zeigt die Rampe 111 eine
schnellere Rampenrate als die Rampe 115. Daher ist die In
tensität von Licht, das durch die Photodiode D1 beim Er
zeugen der Rampe 111 empfangen wird, größer als die Inten
sität von Licht, das durch die Photodiode D1 beim Erzeugen
der Rampe 115 empfangen wird.
Wenn das Eingangssignal AUSWÄHLEN zurück hinunter zu der
Auswahlspannung 105 pulst, wie es durch ein drittes Ereignis
205 dargestellt ist, wird das Spannungspotential des Signal
knotens N1 mit dem gleichen Betrag abnehmen, mit dem das
Spannungspotential des Signalknotens N1 zugenommen hat, als
das Eingangssignal AUSWÄHLEN zu der hohen Auswahlspannung
107 gepulst ist. Genauer gesagt, nimmt das Spannungspoten
tial des Signalknotens N1 mit der Differenz zwischen der
niedrigen Auswahlspannung 105 und der hohen Auswahlspannung
107 multipliziert mit (C1/(C1 + CSperrschicht)) zu.
Je größer die Dauer der Pulsbreite des Eingangssignals AUS-
WÄHLEN, desto wahrscheinlicher ist es, daß der Signalknoten
N1 zu einem Spannungspotential hinauframpen wird, bei dem
der Neueinstelltransistor M8 zu leiten beginnt, wie es durch
die Rampe 111 dargestellt ist. Daher wird die Pulsbreite des
Eingangssignals AUSWAHLEN durch Kenntnis der Intensität des
Lichts, das durch die Photodiode D1 empfangen werden soll,
bestimmt. Allgemein ist es wünschenswert den Zustand zu ver
meiden, der resultiert, wenn der Neueinstelltransistor M8
aufgrund der Ladung leitet, die durch die Photodiode gelei
tet wird. Ein Merkmal der Erfindung umfaßt jedoch das Ver
hindern des Auftretens des Überstrahlens, wenn dieser Zu
stand auftritt. Wenn der Neueinstelltransistor M8 nicht ge
leitet hat, würde das Spannungspotential des Signalknotens
N1 weiter abnehmen, bis die Leistung des benachbarten akti
ven Pixelsensors beeinflußt wird. Der Neueinstelltransistor
M8 verhindert, daß der aktive Pixelsensor unter einem Über
strahlen leidet.
Mehrere Faktoren können den Betrag beeinflussen, mit dem das
Spannungspotential des Signalknotens N1 während des zweiten
Ereignisses 203 variieren kann. Die Faktoren umfassen die
Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M7
und das Spannungspotential der niedrigen Neueinstellspannung
101. Das Erhöhen der Schwelle des Verstärkungs/Vergleichs-
Transistors M1 wird den Betrag erhöhen, mit dem das Span
nungspotential des Signalknotens N1 variieren kann. Das Ver
ringern des Spannungspotentials der niedrigen Neueinstell
spannung 101 wird den Betrag erhöhen, mit dem das Spannungs
potential des Signalknotens N1 variieren kann.
Ein drittes Ereignis 205 umfaßt, daß das Spannungspotential
des Eingangssignals AUSWÄHLEN von der hohen Auswahlspannung
107 zu der niedrigen Auswahlspannung 105 übergeht. Wie vor
her erwähnt, wird das Spannungspotential des Signalknotens
N1 mit der Differenz zwischen der niedrigen Auswahlspannung
105 und der hohen Auswahlspannung 107 multipliziert mit
(C1/(C1 + CSperrschicht)) zunehmen. Typische Werte des Span
nungspotentials des Signalknotens N1 sind als Pegel 117, 119
dargestellt. Diese Abnahme des Spannungspotentials des Si
gnalknotens N1 wird bewirken, daß das Spannungspotential an
dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M7
größer als die Schwellenspannung des Verstärkungs/Ver
gleichs-Transistors M7 ist. Daher wird der Verstärkungs/Ver
gleichs-Transistor M7 beginnen zu leiten. Als ein Resultat
ist das Spannungspotential an dem Signalknoten N1 durch den
Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M7 mit dem Ausgangssignal
COL gekoppelt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal
COL abgetastet. Das abgetastete Ausgangssignal ist eine Dar
stellung der Intensität des Lichts, das durch die Photodiode
D1 empfangen wird.
Das Ausgangssignal COL kann durch eine Analog-zu-Digital-
Wandler-(ADC-)Schaltung abgetastet werden. Es können gut
bekannte ADC-Schaltungen verwendet werden. Das Abtasten muß
jedoch nach dem dritten Ereignis 205 und vor einem vierten
Ereignis 207 auftreten, bei dem das Signal NEUEINSTELLEN des
aktiven Pixelsensors von der niedrigen Neueinstellspannung
101 zu der hohen Neueinstellspannung 103 übergeht.
Fig. 15 ist ein Schaltungsschema, das ein fünftes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung darstellt, das lediglich einen
einzigen Transistor erfordert. Dieses Ausführungsbeispiel
umfaßt eine Neueinstelldiode D2, einen N-Typ-MOSFET-Verstär
kungs/Vergleichs-Transistor M9, einen Koppelkondensator C1
und eine Photodiode D1. Der Verstärkungs/Vergleichs-Transi
stor M9 umfaßt ein Kanalimplantat, das eine hohe Substrat
störstellenkonzentration umfaßt, die eine Einstellung der
Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M9
ermöglicht. Das Kanalimplantat führt dazu, daß der Verstär
kungs/Vergleichs-Transistor M9 eine Schwellenspannung auf
weist, die größer als bei einem typischen N-Typ-MOSFET-Tran
sistor ist. Der Eingang (Gate) des Verstärkungs/Vergleichs-
Transistors M9 ist mit der Kathode der Photodiode D1 verbun
den. Dieser Verbindungsknoten wird als Signalknoten N1 in
Fig. 15 bezeichnet.
Das Eingangssignal NEUEINSTELLEN stellt den aktiven Pixel
sensor durch Vorwärtsvorspannen der Neueinstelldiode D2 und
Laden oder Entladen der Photodiode D1 neu ein. Das Eingangs
signal NEUEINSTELLEN ist mit einem höheren Spannungspoten
tial vorgespannt, wie z. B. Vdd, um den aktiven Pixelsensor
neu einzustellen. Das Eingangssignal NEUEINSTELLEN ist auf
einem niedrigeren Spannungspotential während der Zeitdauer
vorgespannt, bei der Elektronen auf der Kapazität des Si
gnalknotens gesammelt werden, da die Photodiode D1 Licht
empfängt.
Claims (17)
1. Aktiver Pixelsensor mit folgenden Merkmalen:
einem Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2), der eine steuerbare Schwellenspannung aufweist, wobei der Ver stärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) einen Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M2) mit einem Aus gang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) kop pelt, wenn das Eingangssignal des Verstärkungs/Ver gleichs-Transistors (M2) die Schwellenspannung über schreitet;
einer Photodiode (D1), wobei die Photodiode (D1) eine Signalspannung erzeugt, die einen Spannungspegel auf weist, der von der Intensität von Licht abhängt, das durch die Photodiode (D1) empfangen wird, wobei die Si gnalspannung mit dem Eingang des Verstärkungs/Ver gleichs-Transistors (M2) gekoppelt ist;
einem Neueinstellelement, wobei das Neueinstellelement eine Neueinstelleitung mit der Photodiode (D1) koppelt und die Photodiode (D1) entlädt, wenn die Neueinstell leitung aktiv ist; und
einem Koppelkondensator (C1) zum Koppeln einer Auswahl leitung mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs- Transistors (M2), wobei die Auswahlleitung bewirkt, daß das Eingangssignal in den Verstärkungs/Vergleichs-Tran sistor (M2) die Schwellenspannung überschreitet, wo durch die Signalspannung mit dem Ausgang des Verstär kungs/Vergleichs-Transistors (M2) gekoppelt wird.
einem Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2), der eine steuerbare Schwellenspannung aufweist, wobei der Ver stärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) einen Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M2) mit einem Aus gang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) kop pelt, wenn das Eingangssignal des Verstärkungs/Ver gleichs-Transistors (M2) die Schwellenspannung über schreitet;
einer Photodiode (D1), wobei die Photodiode (D1) eine Signalspannung erzeugt, die einen Spannungspegel auf weist, der von der Intensität von Licht abhängt, das durch die Photodiode (D1) empfangen wird, wobei die Si gnalspannung mit dem Eingang des Verstärkungs/Ver gleichs-Transistors (M2) gekoppelt ist;
einem Neueinstellelement, wobei das Neueinstellelement eine Neueinstelleitung mit der Photodiode (D1) koppelt und die Photodiode (D1) entlädt, wenn die Neueinstell leitung aktiv ist; und
einem Koppelkondensator (C1) zum Koppeln einer Auswahl leitung mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs- Transistors (M2), wobei die Auswahlleitung bewirkt, daß das Eingangssignal in den Verstärkungs/Vergleichs-Tran sistor (M2) die Schwellenspannung überschreitet, wo durch die Signalspannung mit dem Ausgang des Verstär kungs/Vergleichs-Transistors (M2) gekoppelt wird.
2. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Neu
einstellelement ein Neueinstelltransistor (M1) ist.
3. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Neu
einstellelement eine Neueinstelldiode ist.
4. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2, bei dem der Ver
stärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein N-Typ-MOSFET
ist, und der Neueinstelltransistor (M1) ein
N-Typ-MOSFET ist.
5. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2 oder 4, bei dem
der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein Im
plantat aufweist, das die Schwellenspannung bestimmt.
6. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2, 4 oder 5, bei dem
der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) eine
Schwellenspannung aufweist, die größer als 0,7 Volt und
vorzugsweise größer als 1,0 Volt ist.
7. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2, 4 oder 5, bei dem
der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) eine
Schwellenspannung aufweist, die größer als 1,1 Volt
ist.
8. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 4 bis 7, bei dem der
Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein Rücksei
ten-Gate aufweist, das mit einer Schaltungsmasse ver
bunden ist.
9. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2, bei dem der Ver
stärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein P-Typ-MOSFET
ist, und der Neueinstelltransistor (M1) ein
N-Typ-MOSFET ist.
10. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2 oder 9, bei dem
der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) eine
Schwellenspannung aufweist, die einstellbar ist.
11. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 9 oder 10, bei dem
der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein Rück
seiten-Gate aufweist, das mit einer einstellbaren Span
nung verbunden ist, die die Schwellenspannung ein
stellt.
12. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2, bei dem der Ver
stärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein P-Typ-MOSFET
und der Neueinstelltransistor (M1) ein P-Typ-MOSFET
sind.
13. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2 oder 12, bei dem
der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) eine
Schwellenspannung aufweist, die einstellbar ist.
14. Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 12 oder 13, bei dem
der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein Rück
seiten-Gate aufweist, das mit einer einstellbaren Span
nung verbunden ist, die die Schwellenspannung ein
stellt.
15. Aktiver Pixelsensor gemäß einem der Ansprüche 2 bis 14,
bei dem die Neueinstelleitung mit einem Gate des Neu
einstelltransistors (M1) verbunden ist, und bei dem die
Neueinstelleitung einen niedrigen Spannungspegel auf
weist, der bewirkt, daß der Neueinstelltransistor (M1)
leitet, wenn die Signalspannung das Eingangssignal in
den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) auf einen
Spannungspegel treibt, der kleiner als der niedrige
Spannungspegel minus einer Neueinstelltransistorschwel
lenspannung ist.
16. Aktiver Pixelsensor gemäß einem der Ansprüche 2 bis 15,
bei dem der Neueinstelltransistor (M1) mit einer Be
zugsspannung verbunden ist, und bei dem das Eingangs
signal in den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2)
auf einen Spannungspegel getrieben wird, der im wesent
lichen gleich der Bezugsspannung ist, wenn sich die
Neueinstelleitung auf einem aktiven Pegel befindet.
17. Aktiver Pixelsensor gemäß einem der Ansprüche 2 bis 16,
bei dem die Auswahlleitung einen niedrigen Spannungs
pegel aufweist, und bei dem der Verstärkungs/Ver
gleichs-Transistor (M2) nicht leitet, wenn sich die
Auswahlleitung auf einem niedrigen Spannungspegel be
findet.
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