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一种低像素尺寸的单光子CMOS图像传感器像素电路
发布时间: 2023-07-27
基本信息
合作方式：
技术许可
成果类型：
发明专利
行业领域：
电子信息技术
成果介绍
本发明提供了一种低像素尺寸的单光子CMOS图像传感器像素电路，包含淬火电路，模拟计数电路和读出电路，淬火电路一端连接模拟计数电路，模拟计数电路一端连接读出电路。淬火电路含有一个单光子雪崩二极管，淬火电路控制单光子雪崩二极管的工作与关闭并产生脉冲。本发明的单光子CMOS图像传感器像素电路，只使用5个NMOS晶体管和1个单光子雪崩二极管，结构精简，适用于高分辨率的单光子CMOS图像传感器。
成果亮点
为了提供一种更优的低像素尺寸的单光子CMOS图像传感器像素电路，本发明采用的技术方案是：
一种低像素尺寸的单光子CMOS图像传感器像素电路，包含淬火电路，模拟计数电路和读出电路，淬火电路一端连接模拟计数电路，模拟计数电路一端连接读出电路。
进一步地，所述淬火电路含有一个单光子雪崩二极管和淬火晶体管，所述淬火电路控制单光子雪崩二极管的工作与关闭并产生脉冲。
进一步地，在淬火电路里面，单光子雪崩二极管工作在盖革(Geiger)区，也就是单光子雪崩二极管两端电压高于单光子雪崩二极管本身的击穿电压，因此在单光子雪崩二极管内部形成非常高的电场强度，内部有自由电子或者由吸收光子产生的电子空穴对，单光子雪崩二极管会产生非常大的雪崩电流，这一束电流对单光子雪崩二极管的阳极寄生电容充电使得阳极电压上升到某一个电压值，从而导致单光子雪崩二极管本身产生的雪崩电流逐渐减小。
进一步地，所述模拟计数电路为产生的脉冲数进行计数并产生相对应的电压值，主要由两个电容之间的电荷共享来实现，具体实施中不断地对其中一个电容置位，然后重复打开关闭开关，使得另一个电容上的容值按照所设定的值改变
团队介绍
第一发明人：赵晓锦，教授，博士
主要研究方向：
物联网传感芯片及硬件安全芯片技术，包括：CMOS偏振图像传感系统芯片，气体传感系统芯片，物理不可克隆函数（PUF）芯片，真随机数发生器（TRNG）芯片等
教育经历：
2005-2010，香港科技大学，电机及电子工程学（哲学博士PhD）
2001-2005，北京大学，微电子学（理学学士），数学与应用数学（双学士）
研究工作经历：
2011-至今，深圳大学，电子与信息工程学院，讲师、副教授
2014，欧洲微电子研究中心（IMEC），访问学者
2010-2011，香港科技大学，电子与计算机工程学系，博士后副研究员
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：- (-) 评价时间：2023-08-28
胡荣杰
广东博士创新发展促进会
战略研究主任
综合评价
本发明涉及集成电路的CMOS图像传感器像素电路和系统框架，适用于低像素尺寸高分辨率的单光子CMOS图像传感器。本发明的单光子CMOS图像传感器像素电路，只使用5个NMOS晶体管和1个SPAD，结构精简，适用于高分辨率的单光子CMOS图像传感器。
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