DE19832791B4

DE19832791B4 - Aktiver Pixelsensor mit einem ausgeprägten Integrationsmodus

Info

Publication number: DE19832791B4
Application number: DE19832791A
Authority: DE
Inventors: Eric Y. Fremont Chou; Kit M. Cupertino Cham; Jane M.J. San Jose Lin
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Aptina Imaging Corp
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP4344871B2; GB2332049A; GB2332049B; DE19832791A1; JPH11261895A; GB9825855D0; US5952686A

Abstract

Aktiver Pixelsensor mit folgenden Merkmalen:
einem Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3), der eine Schwellenspannung aufweist, wobei der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3) eine verstärkte Darstellung eines Eingangssignals an einem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3) zu einem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3) koppelt, wenn das Eingangssignal des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3) die Schwellenspannung überschreitet;
einer Photodiode (D1), wobei die Photodiode (D1) eine Signalspannung erzeugt, die einen Spannungspegel aufweist, der von der Intensität von Licht abhängt, das durch die Photodiode (D1) empfangen wird, wobei die Signalspannung mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3) gekoppelt ist;
einem Neueinstellelement, wobei das Neueinstellelement eine Neueinstelleitung mit der Photodiode (D1) koppelt und die Photodiode (D1) entlädt, wenn die Neueinstellleitung aktiv ist; und
einem Koppelkondensator (C1) zum Koppeln einer Auswahlleitung mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3), wobei die Auswahlleitung bewirkt, daß das Eingangssignal in den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3) die Schwellenspannung überschreitet, wodurch eine verstärkte Darstellung der Signalspannung zu dem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3) gekoppelt wird,...

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 elektronischen Signale können Intensitäten von Licht darstellen, das durch die Kamera empfangen wird. Die elektronische Kamera umfaßt typischerweise ein Array von Bildsensoren, die die Intensität des Lichts, das durch die Kamera empfangen wird, erfassen. Die Bildsensoren erzeugen typischerweise elektronische 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 ermöglichen.
Die Integration der Bildsensoren mit Signalverarbeitungsmodulen 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 elektronische Kamerasysteme kompakt und kostengünstig sind und niedrige Leistungsmengen dissipieren. Der Grad der Integration 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 Füllfaktor 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 Pixelsensoren. Mehrere Typen von bekannten aktiven Pixelsensorstrukturen existieren derzeit. Jede Struktur der bekannten Strukturen von aktiven Pixelsensoren umfaßt jedoch Merkmale, die die Attraktivität der spezifischen Sensorstruktur begrenzen.
1 zeigt eine bekannte Struktur für aktive Pixelsensoren, 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 Polysiliziumdraht. Durch Einstellen des Spannungspotentials der PG-Verbindung wird der MOS-Kondensator CM1 aufgrund der Verarmung einer Kanalregion erzeugt, die unter der PG-Verbindung 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 anregt. 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 Signalspannung 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 Schaltungsbereich, was den Füllfaktor des Sensors begrenzt.
2 zeigt eine bekannte Struktur eines aktiven Pixelsensors, 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, sammelt Ladung, sowie die Photodiode PD1 Elektronen sammelt. Die Struktur eines aktiven Pixelsensors, die in 2 gezeigt ist, umfaßt weniger Transistoren als die Struktur eines aktiven Pixelsensors, die in 1 gezeigt ist. Daher ist die in 2 gezeigte Struktur eines aktiven Pixelsensors kleiner als die in 1 gezeigte Struktur eines aktiven Pixelsensors. Eine Miniaturisierung eines Arrays dieser Pixelsensoren ist jedoch durch den Füllfaktor der Pixelsensoren begrenzt. Um den Füllfaktor zu verbessern, muß die Anzahl der Transistoren in jedem Pixelsensor weiter reduziert werden.
3 zeigt einen bekannten einzelnen aktiven Pixelsensor mit einem NPN-Bipolartransistor. Die Größenvorteile des Umfassens lediglich eines Transistors innerhalb des aktiven Pixelsensors werden durch die Größenerfordernisse zum Implementieren des aktiven Pixelsensors zunichte gemacht. Das heißt der einzelne Transistor ist ein NPN-Bipolartransistor, der eine N-Wanne erfordert, wenn der aktive Pixelsensor unter Verwendung eines P-dotierten Substrats implementiert wird. Typischerweise sind die N-Wannen groß, wenn dieselben unter Verwendung eines CMOS-Fertigungsprozesses implementiert werden. Ferner ist ein Basisknoten des NPN-Bipolartransistors im wesentlichen schwebend. Daher ist das Neueinstellen des aktiven Pixelsensors an dem Basisknoten nicht sehr leicht. Als ein Resultat kann dieser aktive Pixelsensor unter einem Bildnacheilen leiden.
4 zeigt eine bekannte Struktur eines passiven Pixel sensors, die zwei Transistoren Q9, Q10 und eine Photodiode PD2 erfordert. Die Photodiode PD2 umfaßt eine Sperrschichtkapazität CD. Ein Ausgang des passiven Pixels ist mit einer Bitleitung verbunden, die eine Buskapazität CBUS umfaßt. Der Transistor Q10 wird eingeschaltet, wenn der aktive Pixelsensor 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 Photodiode gesammelt ist, stark reduziert, da die Ladung auf der Kapazität der Photodiode mit der Kapazität des Busses geteilt 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 Arrays von aktiven Pixelsensoren befindet.

Aus der EP 0494694 A2 und der US 5677201 A sind jeweils photoelektrische Elemente bekannt, bei denen eine Photodiode zum Erzeugen eines Photostroms dient. Ein bipolarer Auslesetransistor ist vorgesehen, dessen Basis-Anschluß mit der Kathode der Photodiode verbunden ist. Ferner ist der Basis-Anschluß des Auslesetransistors mit einem Rücksetzschalter in Form eines Feldeffekttransistors und einem Kondensator zum Erhöhen des Potentials am Basis-Anschluß des Auslesetransistors verbunden. Der Rücksetzschalter und der Kondensator werden über eine gemeinsame Steuerleitung getrieben.

Die GB 2192488 A offenbart eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung unter Verwendung eines Phototransistors, wobei ein Kondensator zum Steuern des Potentials eines Steuerelektrodenbereichs des Phototransistors und eine Schalteinrichtung zum Schalten des Steuerelektrodenbereichs auf ein vorbestimmtes Potential vorgesehen sind.

Eine Struktur, wie sie oben bezugnehmend auf 1 beschrieben wurde, ist aus der US 5587596 A bekannt. Ferner sind aus H. Beneking, "Feldeffekttransistoren", Springer-Verlag, Berlin 1973, S. 25 – 31, Feldeffekttransistoren mit eindiffundierten Zonen und Schwellenspannungen von etwa 3 V bekannt.

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 in eine Bildverarbeitungsschaltungsanordnung integriert und unter Verwendung eines kostengünstigen CMOS-Prozesses gefertigt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen aktiven Pixelsensor gemäß Anspruch 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 Verarbeitungsschaltungsanordnungen integriert werden.

Ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung umfaßt einen aktiven Pixelsensor. Der aktive Pixelsensor umfaßt einen Verstärkungs/Vergleichs-Transistor, der eine Schwellenspannung aufweist. Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor koppelt 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 eine Signalspannung, die einen Spannungspegel aufweist, der von der Intensität des Lichts abhängt, das durch die Photodiode empfangen wird. Die Signalspannung ist mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors gekoppelt. Ein Neueinstelltransistor koppelt eine Neueinstelleitung mit der Photodiode und entlädt die Photodiode, wenn die Neueinstellleitung aktiv ist. Ein Koppelkondensator koppelt eine Auswahlleitung mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors. Die Auswahlleitung bewirkt, daß das Eingangssignal des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors die Schwellenspannung überschreitet, und dadurch die Signalspannung mit dem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors koppelt. Die Schwellenspannung wird eingestellt, um den dynamischen Bereich der Signalspannung zu verbessern, die mit dem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors gekoppelt ist.

Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor ist als ein N-Typ-MOSFET und der Neueinstelltransistor als ein N-Typ-MOSFET ausgeführt.

Ferner ist ein Rückseiten-Gate des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors mit einer P-Wanne verbunden, die mit einer variablen 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 Verstärkungs/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:
1 eine bekannte Struktur eines aktiven Pixelsensors, die vier Transistoren umfaßt;
2 eine bekannte Struktur eines aktiven Pixelsensors, die drei Transistoren umfaßt;
3 eine bekannte Struktur eines aktiven Pixelsensors, die einen einzigen NPN-Bipolartransistor umfaßt;
4 eine bekannte Struktur eines passiven Pixelsensors, die zwei Transistoren umfaßt;
5 ein Schaltungsschema eines Vergleichsbeispiels;
6 eine Implementation des Beispiels, das in 5 gezeigt ist;
7 ein Taktdiagramm der Signale, die in dem Schema von 5 gezeigt sind, wenn die Intensität von Licht erfaßt wird, das durch den aktiven Pixelsensor erfaßt wird;
8 ein Schaltungsschema eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
9 eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das in 8 gezeigt ist;
10 ein Schaltungsschema eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
11 eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das in 10 gezeigt ist;
12 ein Schaltungsdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
13 eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das in 12 gezeigt ist;
14 ein Taktdiagramm der Signale, die in dem Schema von 12 gezeigt sind, wenn die Intensität von Licht erfaßt wird, das durch den aktiven Pixelsensor der Erfindung empfangen wird; und
15 ein Schaltungsdiagramm eines Vergleichsbeispiels.
Wie es in den Zeichnungen zum Zweck der Darstellung gezeigt ist, ist die Erfindung mit einem aktiven Pixelsensor mit einem ausgeprägten Integrationsmodus gezeigt. Der aktive Pixelsensor sieht eine kleine Pixelgröße und einen hohen Füll faktor vor. Der aktive Pixelsensor liefert rauscharme Auslesesignale und sieht ein Antiüberstrahlen und ein elektronisches Verschließen vor. Ferner kann der aktive Pixelsensor mit einer analogen und digitalen Verarbeitungsschaltungsanordnung unter Verwendung eines kostengünstigen Fertigungsprozesses integriert werden.
5 ist ein Schaltungsschema eines Vergleichsbeispiels. Dieses Beispiel ist ein aktiver Pixelsensor, der einen N-Typ-MOSFET-Neueinstelltransistor M1, einen N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2, einen Koppelkondensator C1 und eine Photodiode D1 umfaßt. Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 umfaßt ein Kanalimplantat, das eine hohe Substratstörstellenkonzentration umfaßt. Das Kanalimplantat führt dazu, daß der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 eine Schwellenspannung aufweist, die größer als bei einem typischen N-Typ-MOSFET-Transistor ist. Der Eingang (Gate) des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M2 ist mit der Kathode der Photodiode D1 verbunden. Der Verbindungsknoten wird als ein Signalknoten N1 in 5 bezeichnet. Das Bilden von Kanalimplantaten in MOSFET-Transistoren ist in der Technik der Transistorfertigung gut bekannt.
Das Schaltungsschema von 5 umfaßt mehrere gesteuerte Eingangssignale und ein einziges Ausgangssignal. Die gesteuerten Eingangssignale umfassen Vdd, Vreset, MASSE, AUSWÄHLEN und NEUEINSTELLEN. Vdd ist eine Leistungsversorgung, die allgemein ferner die digitale und analoge Signalverarbeitungsschaltungsanordnung mit Leistung versorgt, die den aktiven Pixelsensoren zugeordnet ist. MASSE ist eine Schaltungsmasse. Vneueinstellen ist eine Bezugsspannung, die die Vorspannung des Signalknotens N1 quer zu der Photodiode D1 bestimmt, wenn der aktive Pixelsensor neu eingestellt wird. Vneueinstellen kann ferner mit der Leistungsversorgungsspannung Vdd verbunden sein. Dies führt jedoch dazu, daß der aktive Pixelsensor einen längeren Zeitbetrag erfordert, um neu eingestellt zu werden. Das Eingangssignal AUSWÄHLEN ist aktiv, wenn der aktive Pixelsensor zum Zweck des Erfassens der Intensität von Licht, das durch den aktiven Pixelsensor empfangen wird, ausgewählt wird. Das Eingangssignal 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 vorspannt. Das Eingangssignal NEUEINSTELLEN stellt den aktiven Pixelsensor durch Vorspannen des Signalknotens N1 und Entladen der Photodiode D1 neu ein.
Das gepulste Eingangssignal AUSWÄHLEN und der Koppelkondensator C1 können physisch durch Fertigen einer Polysiliziumschicht über einer N-Insel-Diffusionsschicht realisiert werden. Die Fertigung einer Polysiliziumschicht über einer N-Insel-Diffusionsschicht ist in der Technik der Halbleiterfertigung gut bekannt.
6 zeigt eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das in 5 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt ein P-dotiertes Substrat 20. Das P-dotierte Substrat 20 umfaßt mehrere N-dotierte Diffusionsregionen 22, 24, 26, 28. Das Ausführungsbeispiel umfaßt ferner Gateoxidregionen 29, 30, 31, eine Polysiliziumschicht 33, eine Metallschicht 32, eine Metallschicht 35 und eine Feldoxidregion 34.
Der Neueinstelltransistor M1 ist durch die N-dotierte Diffusionsregion 22, die Gateoxidregion 29, das P-dotierte Substrat 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 Diffusionsregion 24 gebildet. Der Koppelkondensator ist durch die Gateoxidregion 30 und die Polysiliziumschicht 33 gebildet.
7 ist ein Taktdiagramm der Signale, die in dem Schema von 5 gezeigt sind, wenn die Intensität des Lichts erfaßt wird, das durch den aktiven Pixelsensor 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 Neueinstelltransistor M1 ein und leitet Strom. Wenn der Neueinstelltransistor M1 Strom leitet, wird der Signalknoten N1 zu dem Spannungspotential des Eingangssignals Vneueinstellen gezogen. Das Spannungspotential des Eingangssignals Vneueinstellen ist einstellbar. Im allgemeinen sollte jedoch Vneueinstellen auf ein Spannungspotential eingestellt werden, das kleiner als die hohe Neueinstellspannung 83 minus der Schwellenspannung des Neueinstelltransistors M1 ist, um die Einschwingzeit und das Rauschen zu reduzieren. Wenn beispielsweise die hohe Neueinstellspannung 83 5 Volt ist, und die Schwelle des Neueinstelltransistors M1 0,7 Volt ist, dann sollte das Spannungspotential der Spannung Vneueinstellen kleiner als 4,3 Volt sein.
Ein zweites Ereignis 73 umfaßt, daß das Spannungspotential des Eingangssignals AUSWÄHLEN von einer hohen Auswahlspannung 85 zu einer niedrigen Auswahlspannung 87 pulst. Das Eingangssignal NEUEINSTELLEN befindet sich auf der niedrigen Neueinstellspannung 81 für die Zeitdauer, für die das Eingangssignal AUSWÄHLEN auf der niedrigen Auswahlspannung 87 verbleibt. Das Eingangssignal AUSWÄHLEN ist mit dem Signalknoten N1 durch den Koppelkondensator C1 gekoppelt. Die schnelle Änderung der Spannung quer zu dem Koppelkondensator C1 zieht Ladung weg von dem Koppelkondensator C1. Das Spannungspotential des Signalknotens N1 ändert sich durch die Differenz zwischen der hohen Auswahlspannung 85 und der niedrigen Auswahlspannung 87 multipliziert mit (C1/(C1 + C_Sperrschicht)), wobei C_Sperrschicht eine Sperrschichtkapazität der Photodiode D1 ist. Nach der schnellen Spannungspotentialänderung des Signalknotens N1 nimmt das Spannungspotential 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 abnehmen, 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 leiten beginnt. Rampen 91, 93, 95 zeigen mehrere unterschiedliche Rampenraten des Spannungspotentials des Signalknotens N1. Die Rate, mit der das Spannungspotential des Signalknotens 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 Elektronen auf der Kapazität des Signalknotens N1 gesammelt und desto schneller nimmt das Spannungspotential auf dem Signalknoten N1 ab. Beispielsweise zeigt die Rampe 91 eine schnellere 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 Auswahlspannung pulst, wie es durch ein drittes Ereignis 75 dargestellt ist, wird das Spannungspotential des Signalknotens N1 mit dem gleichen Betrag zunehmen, mit dem das Spannungspotential des Signalknotens N1 abgenommen hat, als das Eingangssignal AUSWÄHLEN zu der niedrigen Auswahlspannung gepulst ist. Genauer gesagt nimmt das Spannungspotential des Signalknotens N1 mit der Differenz zwischen der hohen Auswahlspannung und der niedrigen Auswahlspannung multipliziert mit (C1/(C1 + C_Sperrschicht)) zu.
Je größer die Dauer der Pulsbreite des Eingangssignals AUSWÄHLEN ist, desto wahrscheinlicher wird der Signalknoten N1 hinunter zu einem Spannungspotential laufen, bei dem der Neueinstelltransistor M1 zu leiten beginnt, wie es durch die Rampe 91 dargestellt ist. Daher wird die Pulsbreite des Eingangssignals AUSWÄHLEN durch die Kenntnis der Intensität des Lichts, das durch die Photodiode D1 empfangen werden soll, bestimmt. Allgemein ist es wünschenswert den Zustand zu vermeiden, der resultiert, wenn der Neueinstelltransistor M1 aufgrund der Ladung leitet, die durch die Photodiode geleitet wird. Ein Merkmal der Erfindung umfaßt jedoch das Verhindern des Auftretens des Überstrahlens, wenn dieser Zustand auftritt. Wenn der Neueinstelltransistor M1 nicht geleitet hat, würde das Spannungspotential des Signalknotens N1 weiter abnehmen, bis die Leistung eines benachbarten aktiven Pixelsensors beeinflußt würde. Der Neueinstelltransistor M1 verhindert, daß der aktive Pixelsensor unter einem Überstrahlen leidet.
Mehrere Faktoren können den Betrag, mit dem das Spannungspotential des Signalknotens N1 während des zweiten Ereignisses 73 variieren kann, beeinflussen. Die Faktoren umfassen die Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M2 und das Spannungspotential der niedrigen Neueinstellspannung 81. Das Erhöhen der Schwelle des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M2 wird den Betrag des Spannungspotentials, mit dem das Spannungspotential des Signalknotens N1 variieren kann, erhöhen. Das Verringern des Spannungspotentials der niedrigen Neueinstellspannung 81 wird den Betrag erhöhen, mit dem das Spannungspotential des Signalknotens N1 variieren kann.
Ein drittes Ereignis 75 umfaßt, daß das Spannungspotential des Eingangssignals AUSWÄHLEN von der niedrigen Auswahlspannung 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 + C_Sperrschicht)) zunehmen. Typische Werte des Spannungspotentials des Signalknotens N1 sind als Pegel 97, 99 dargestellt. Diese Zunahme des Spannungspotentials des Signalknotens N1 wird bewirken, daß das Spannungspotential an dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M2 größer als die Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M2 ist. Daher wird der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 beginnen zu leiten. Als ein Resultat ist das Spannungspotential an dem Signalknoten N1 durch den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 mit dem Ausgangssignal gekoppelt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal abgetastet. Das abgetastete Ausgangssignal ist eine Darstellung der Intensität des Lichts, das durch die Photodiode D1 empfangen wird.
Das Ausgangssignal 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 Photodiode D1 gesammelt wird, auftritt, während sich der Signalknoten N1 unterhalb der Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M2 befindet. Das heißt die Integration der gesammelten Ladung tritt auf, während der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 nicht leitet.
8 ist ein Schaltungsschema, das ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Dieses Schema ist sehr ähnlich zu dem Schaltungsschema, das in 5 gezeigt ist. Der N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 ist jedoch durch einen N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M3 ersetzt, der ein Rückseiten-Gate umfaßt, das mit einer P-Wanne verbunden ist. Der N-Typ-MOSFET-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 5 gezeigt ist, ist die Schwellenspannung dieses Ausführungsbeispiels 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 Schaltungssubstratbereich. Daher ist der Füllfaktor dieses Ausführungsbeispiels nicht so groß wie bei dem Beispiel gemäß 5.
9 zeigt eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das in 8 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt ein N-dotiertes Substrat 21 und eine P-Wanne 23.
Der Neueinstelltransistor M4 ist durch die N-dotierte Diffusionsregion 22, die Gateoxidregion 29, die P-Wanne 23 und die N-dotierte Diffusionsregion 24 gebildet. Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M3 ist durch die N-dotierte Diffusionsregion 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 Gateoxidregion 30 und die Polysiliziumschicht 33 gebildet.
10 ist ein Schaltungsschema, das ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Dieses Schema ist sehr ähnlich zu dem Schaltungsschema, das in 5 gezeigt ist, der N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M2 wird jedoch durch einen P-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M5 ersetzt, und der N-Typ-MOSFET-Neueinstelltransistor M1 wird durch einen P-Typ-MOSFET-Neuein stelltransistor M6 ersetzt. Ein Rückseiten-Gate des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M5 ist mit einer N-Wanne verbunden. Die N-Wanne ist mit einer einstellbaren Spannung verbunden.
11 zeigt eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das in 10 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt eine N-Wanne 41 und eine P-dotierte Diffusionsregion 43, 45.
Der Neueinstelltransistor M6 ist durch die N-dotierte Diffusionsregion 22, die Gateoxidregion 29, das P-dotierte Substrat 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 Koppelkondensator ist durch die Gateoxidregion 30 und die Polysiliziumschicht 33 gebildet.
12 ist ein Schaltungsschema, das ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt einen P-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M7 und einen P-Typ-MOSFET-Neueinstelltransistor M8. Ein Rückseiten-Gate des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M7 ist mit einer N-Wanne verbunden, die mit einer einstellbaren Spannung verbunden ist. Ein Rückseiten-Gate des Neueinstelltransistors M8 ist mit einer N-Wanne verbunden, die mit einer einstellbaren Spannung verbunden ist.
13 zeigt eine Implementation des Ausführungsbeispiels, das in 12 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt eine P-dotiertes Substrat 25, eine N-Wanne 27 und P-dotierte Diffusionsregionen 46, 48.
Der Neueinstelltransistor M8 ist durch die P-dotierte Diffusionsregion 42, die Gateoxidregion 29, die N-Wanne 27 und die P-dotierte Diffusionsregion 44 gebildet. Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M7 ist durch die P-dotierte Diffusionsregion 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 Diffusionsregion 44 gebildet. Der Koppelkondensator ist durch die Gateoxidregion 30 und die Polysiliziumschicht 33 gebildet.
14 ist ein Taktdiagramm der Signale, die in dem Schema von 12 gezeigt sind, wenn die Intensität des Lichts erfaßt 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 (NEUEINSTELLEN) des aktiven Pixelsensors, die von einer hohen Neueinstellspannung 103 zu einer niedrigen Neueinstellspannung 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 Vneueinstellen gezogen. Das Spannungspotential des Eingangssignals Vneueinstellen ist einstellbar. Im allgemeinen sollte Vneueinstellen 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 niedrige Neueinstellspannung 101 0 Volt ist, und die Schwelle des Neueinstelltransistors M8 0,7 Volt ist, dann sollte das Spannungspotential der Spannung Vneueinstellen größer als 0,7 Volt sein.
Ein zweites Ereignis 203 umfaßt das Spannungspotential des Eingangssignals AUSWÄHLEN, das von einer niedrigen Auswahlspannung 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 Neueinstellspannung 103. Das Eingangssignal AUSWÄHLEN ist mit dem Signalknoten 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 Auswahlspannung 105 und der hohen Auswahlspannung 107 multipliziert mit (C1/(C1 + C_Sperrschicht)), wobei C_Sperrschicht eine Sperrschichtkapazität der Photodiode D1 ist. Nach der schnellen Spannungspotentialänderung des Signalknotens N1 nimmt das Spannungspotential des Signalknotens N1 nach dem zweiten Ereignis 93 weiter zu, sowie Ladung, dadurch, daß die Photodiode Licht empfängt, von der Kapazität des Signalknotens N1 weggezogen wird.
Das Spannungspotential des Signalknotens N1 wird weiter zunehmen, 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 unterschiedliche 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 Intensität von Licht, das durch die Photodiode D1 beim Erzeugen der Rampe 111 empfangen wird, größer als die Intensität 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 Signalknotens 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 Spannungspotential des Signalknotens N1 mit der Differenz zwischen der niedrigen Auswahlspannung 105 und der hohen Auswahlspannung 107 multipliziert mit (C1/(C1 + C_Sperrschicht)) zu.
Je größer die Dauer der Pulsbreite des Eingangssignals AUSWÄHLEN, desto wahrscheinlicher ist es, daß der Signalknoten N1 zu einem Spannungspotential hinauflaufen wird, bei dem der Neueinstelltransistor M8 zu leiten beginnt, wie es durch die Rampe 111 dargestellt ist. Daher wird die Pulsbreite des Eingangssignals AUSWÄHLEN durch Kenntnis der Intensität des Lichts, das durch die Photodiode D1 empfangen werden soll, bestimmt. Allgemein ist es wünschenswert den Zustand zu vermeiden, der resultiert, wenn der Neueinstelltransistor M8 aufgrund der Ladung leitet, die durch die Photodiode geleitet wird. Ein Merkmal der Erfindung umfaßt jedoch das Verhindern des Auftretens des Überstrahlens, wenn dieser Zustand auftritt. Wenn der Neueinstelltransistor M8 nicht geleitet hat, würde das Spannungspotential des Signalknotens N1 weiter zunehmen, bis die Leistung des benachbarten aktiven Pixelsensors beeinflußt wird. Der Neueinstelltransistor M8 verhindert, daß der aktive Pixelsensor unter einem Überstrahlen 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 Spannungspotential des Signalknotens N1 variieren kann. Das Ver ringern des Spannungspotentials der niedrigen Neueinstellspannung 101 wird den Betrag erhöhen, mit dem das Spannungspotential 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 vorher erwähnt, wird das Spannungspotential des Signalknotens N1 mit der Differenz zwischen der niedrigen Auswahlspannung 105 und der hohen Auswahlspannung 107 multipliziert mit (C1/(C1 + C_Sperrschicht)) zunehmen. Typische Werte des Spannungspotentials des Signalknotens N1 sind als Pegel 117, 119 dargestellt. Diese Abnahme des Spannungspotentials des Signalknotens N1 wird bewirken, daß das Spannungspotential an dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M7 kleiner als die Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M7 ist. Daher wird der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M7 beginnen zu leiten. Als ein Resultat ist das Spannungspotential an dem Signalknoten N1 durch den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M7 mit dem Ausgangssignal gekoppelt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal abgetastet. Das abgetastete Ausgangssignal ist eine Darstellung der Intensität des Lichts, das durch die Photodiode D1 empfangen wird.
Das Ausgangssignal 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 hohen Neueinstellspannung 103 zu der niedrigen Neueinstellspannung 101 übergeht.
15 ist ein Schaltungsschema, das ein Vergleichsbeispiel darstellt, das lediglich einen einzigen Transistor erfordert. Dieses Beispiel umfaßt eine Neueinstelldiode D2, einen N-Typ-MOSFET-Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M9, einen Koppelkondensator C1 und eine Photodiode D1. Der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M9 umfaßt ein Kanalimplantat, das eine hohe Substratstörstellenkonzentration umfaßt, die eine Einstellung der Schwellenspannung des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M9 ermöglicht. Das Kanalimplantat führt dazu, daß der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor M9 eine Schwellenspannung aufweist, die größer als bei einem typischen N-Typ-MOSFET-Transistor ist. Der Eingang (Gate) des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors M9 ist mit der Kathode der Photodiode D1 verbunden. Dieser Verbindungsknoten wird als Signalknoten N1 in 15 bezeichnet.
Das Eingangssignal NEUEINSTELLEN stellt den aktiven Pixelsensor durch Vorwärtsvorspannen der Neueinstelldiode D2 und Laden oder Entladen der Photodiode D1 neu ein. Das Eingangssignal NEUEINSTELLEN ist mit einem höheren Spannungspotential 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 Signalknotens gesammelt werden, da die Photodiode D1 Licht empfängt.

Claims

Aktiver Pixelsensor mit folgenden Merkmalen: einem Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3), der eine Schwellenspannung aufweist, wobei der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3) eine verstärkte Darstellung eines Eingangssignals an einem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3) zu einem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3) koppelt, wenn das Eingangssignal des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3) die Schwellenspannung überschreitet; einer Photodiode (D1), wobei die Photodiode (D1) eine Signalspannung erzeugt, die einen Spannungspegel aufweist, der von der Intensität von Licht abhängt, das durch die Photodiode (D1) empfangen wird, wobei die Signalspannung mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3) gekoppelt ist; einem Neueinstellelement, wobei das Neueinstellelement eine Neueinstelleitung mit der Photodiode (D1) koppelt und die Photodiode (D1) entlädt, wenn die Neueinstellleitung aktiv ist; und einem Koppelkondensator (C1) zum Koppeln einer Auswahlleitung mit dem Eingang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3), wobei die Auswahlleitung bewirkt, daß das Eingangssignal in den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3) die Schwellenspannung überschreitet, wodurch eine verstärkte Darstellung der Signalspannung zu dem Ausgang des Verstärkungs/Vergleichs-Transistors (M3) gekoppelt wird, wobei der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M3) eine Schwellenspannung aufweist, die durch eine variable Spannung einstellbar ist.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Neueinstellelement ein Neueinstelltransistor (M1) ist.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Neueinstellelement eine Neueinstelldiode ist.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2, bei dem der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein N-Typ-MOSFET ist, und der Neueinstelltransistor (M1) ein N-Typ-MOSFET ist.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2 oder 4, bei dem die variable Spannung so eingestellt wird, dass der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) eine Schwellenspannung aufweist, die größer als 0,7 Volt und vorzugsweise größer als 1,0 Volt ist.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2 oder 4, bei dem die variable Spannung so eingestellt wird, dass der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) eine Schwellenspannung aufweist, die größer als 1,1 Volt ist.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2, bei dem der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein P-Typ-MOSFET ist, und der Neueinstelltransistor (M1) ein N-Typ-MOSFET ist.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 1 oder 7, bei dem der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein Rückseiten-Gate aufweist, das mit der variablen Spannung verbunden ist, die die Schwellenspannung einstellt.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 2, bei dem der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) ein P-Typ-MOSFET und der Neueinstelltransistor (M1) ein P-Typ-MOSFET sind.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 4, bei dem die Neueinstelleitung mit einem Gate des Neueinstelltransistors (M1) verbunden ist, und bei dem die Neueinstelleitung einen niedrigen Spannungspegel aufweist, 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 Neueinstelltransistorschwellenspannung ist.
Aktiver Pixelsensor gemäß einem der Ansprüche 2 oder 4 bis 10, bei dem der Neueinstelltransistor (M1) mit einer Bezugsspannung verbunden ist, und bei dem das Eingangssignal in den Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) auf einen Spannungspegel getrieben wird, der im wesentlichen gleich der Bezugsspannung ist, wenn sich die Neueinstelleitung auf einem aktiven Pegel befindet.
Aktiver Pixelsensor gemäß Anspruch 4, bei dem die Auswahlleitung einen niedrigen Spannungspegel aufweist, und bei dem der Verstärkungs/Vergleichs-Transistor (M2) nicht leitet, wenn sich die Auswahlleitung auf einem niedrigen Spannungspegel befindet.