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CMOS被動像素圖像傳感器PPS介紹
 
更新時間:2014.12.30 瀏覽次數(shù):
 

  被動像素傳感器結(jié)構(gòu)包括1個光敏二極管和1個MOS開關(guān)管。光敏二極管用于將入射的光信號轉(zhuǎn)換為電信號,MOS開關(guān)管的導(dǎo)通與否取決于器件像元陳列的控制電路。在每一曝光周期開始時,MOS開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài),直至光敏單元完成預(yù)定時間的光電積分過程,MOS開關(guān)管才轉(zhuǎn)入導(dǎo)通狀態(tài),此時,光敏二極管與垂直的列線連通,光敏單元中積累的與光信號成正比的光生電荷被送往列線,由位于列線末端的電荷積分放大器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓量輸出;當(dāng)光敏二極管中存儲的信號電荷被讀出時,再由控制電路往列線加上一定的復(fù)位電壓使光敏電源恢復(fù)初始狀態(tài),隨即再將MOS開關(guān)管關(guān)斷以備進(jìn)入下一個曝光周期。在此結(jié)構(gòu)下,還可以采用另外一個開關(guān)管以實現(xiàn)二維的X-Y尋址。

  由于PPS像元結(jié)構(gòu)簡單、面積很小,所以在給定的單元尺寸下,可設(shè)計出最高的填充系數(shù)。在給定的設(shè)計填充系數(shù)下,單元尺寸可設(shè)計的最小。并且,由于填充系數(shù)高和沒有類似許多CCD中的多晶硅層疊,被動像素結(jié)構(gòu)可獲得較高的量子效率,從而有利于提高器件的靈敏度。

  但是這種結(jié)構(gòu)存在著兩個方面的不足:

  1、各像元中開關(guān)管的導(dǎo)通閾值難以完全匹配,所以即使器件所接受的入射光線完全均勻一對待,其輸出信號仍會形成某種相對固定的先過一圖形,也就是所謂的固有模式噪聲,致使PPS的讀出噪聲很大。典型值為250個均方根電子,較大的固有模式噪 聲的存在是其致命的弱點;

  2、光敏單元的驅(qū)動能量相對較弱,當(dāng)圖像傳感器規(guī)模不斷增大后,總線上電容相應(yīng)增加傳感器讀出速度大幅降低,故而列線不宜過長以期減小其分布參數(shù)的影響。受多路傳輸線寄生電容及讀出速率的限制,PPS難以向大型陳列發(fā)展。

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