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被動(dòng)像素傳感器結(jié)構(gòu)包括1個(gè)光敏二極管和1個(gè)MOS開(kāi)關(guān)管。光敏二極管用于將入射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，MOS開(kāi)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(kāi)始時(shí)，MOS開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，直至光敏單元完成預(yù)定時(shí)間的光電積分過(guò)程，MOS開(kāi)關(guān)管才轉(zhuǎn)入導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，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(hào)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(chǔ)的信號(hào)電荷被讀出時(shí)，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(kāi)關(guān)管關(guān)斷以備進(jìn)入下一個(gè)曝光周期。在此結(jié)構(gòu)下，還可以采用另外一個(gè)開(kāi)關(guān)管以實(shí)現(xiàn)二維的X-Y尋址。 由于PPS像元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、面積很小，所以在給定的單元尺寸下，可設(shè)計(jì)出最高的填充系數(shù)。在給定的設(shè)計(jì)填充系數(shù)下，單元尺寸可設(shè)計(jì)的最小。并且，由于填充系數(shù)高和沒(méi)有類似許多CCD中的多晶硅層疊，被動(dòng)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(gè)方面的不足： 1、各像元中開(kāi)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(duì)待，其輸出信號(hào)仍會(huì)形成某種相對(duì)固定的先過(guò)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(gè)均方根電子，較大的固有模式噪 聲的存在是其致命的弱點(diǎn); 2、光敏單元的驅(qū)動(dòng)能量相對(duì)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(guò)長(zhǎng)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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