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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:
     

      被動像素傳感器結構包括1個光敏二極管和1個MOS開關管。光敏二極管用于將入射的光信號轉換為電信號,MOS開關管的導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開關管處于關斷狀態,直至光敏單元完成預定時間的光電積分過程,MOS開關管才轉入導通狀態,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換為相應的電壓量輸出;當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位電壓使光敏電源恢復初始狀態,隨即再將MOS開關管關斷以備進入下一個曝光周期。在此結構下,還可以采用另外一個開關管以實現二維的X-Y尋址。

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

      但是這種結構存在著兩個方面的不足:

      1、各像元中開關管的導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、光敏單元的驅動能量相對較弱,當圖像傳感器規模不斷增大后,總線上電容相應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難以向大型陳列發展。

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