[插图]什么是图像传感器,CMOS图像传感器的基本原理是什么[像素结构]?

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什么是像素? 它是什么结构? 如果你有这样的问题,请阅读本网站的信息。 如果你想了解更多关于图像传感器的整体情况,也请查看以下文章。

 那么什么是像素呢? 简单地说,像素是将光转换为电荷的部分。 这种操作被称为光电转换。 下图中红色圈出的区域是一个像素;一个像素只测量一个点的亮度。 当这些像素集合在一个阵列中时,可以产生一个单一的图像。

 有两种类型的像素结构:三晶体管像素和四晶体管像素。 这里解释一下这两种像素结构。

三晶体管像素结构。

首先,我们来看看三晶体管的像素结构。 顾名思义,这种像素结构使用三个晶体管。

三晶体管像素电路

组成系统的三个晶体管是一个复位晶体管、一个行选择晶体管和一个放大晶体管。 这种像素结构的基本操作是,光线进入PD,通过光电转换产生电荷。 电荷被储存在PD中,PD的电位发生变化。 这里,PD的电位从源极跟随器电路中读出,并获得Vsig。 然后,复位晶体管被接通以复位PD,紧接着的电压被读出以获得Vrst。 通过取这两个信号的差值,可以去除固定模式的噪声。 另一方面,在这个像素结构中,首先获得Vsig,然后是Vrst。 在这种情况下,两个信号之间没有关联性,这意味着复位噪声无法被消除。

四晶体管像素结构。

 三晶体管像素结构有一个问题,就是不能消除复位噪声。 新开发的像素结构是一个四晶体管像素结构。 顾名思义,这种像素结构使用四个晶体管。 它是一种三晶体管像素结构,在前面所述的三晶体管像素结构中加入了转移门TX和浮动扩散层FD。

四晶体管像素结构。

 这种像素结构的运作方式是,通过入射光在PD中积累信号电荷。 这时,通过打开复位晶体管,积累在FD中的噪声成分被去除。 复位后的FD的电位被作为读出的Vrst。 接下来,通过打开传输门TX,将存储在PD中的信号传输到FD。 当FD电位因信号电荷而变化时,它被读出为Vsig。 这时,取Vsig和Vrst之间的差值并输出信号。 在前面描述的三晶体管像素结构中,Vrst是从下一帧获取的,所以没有相关性。 另一方面,在四晶体管像素结构中,Vrst首先被获取,所以Vrst和Vsig具有相同的复位噪声。 因此,通过取两者之差,可以去除复位噪声。

 这种四晶体管像素结构允许使用嵌入式光电二极管。 这种结构是一种最初用于CCD的技术,但在CMOS图像传感器中也被采用。 (主要发明)这种结构的使用使得抑制PD表面暗电流的产生成为可能,从而加速了CMOS图像传感器的低噪声发展。

摘要

 以下是这篇文章的摘要。

Q.什么是像素?
A. 图像传感器中进行光电转换的部分。

Q.3晶体管类型的像素和4晶体管类型的像素之间有什么区别?
A.四晶体管型像素的结构是在三晶体管型的基础上增加一个转移门。
 区别在于电压是在PD中获得的还是在转移到FD后获得的。

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