基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路及单元器件

本发明涉及基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路，尤其涉及一种基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路及单元器件。

背景技术：

1、在大面积、柔性电子领域，薄膜晶体管由于其低温和低成本的制造工艺常被用来构建可扩展的传感器阵列和外围的读出电路。在传感器阵列中，薄膜晶体管的特性存在不均匀性和长时间的电应力不稳定性，造成像素内的信号处理电路的增益等特性不均匀，从而无法实现高质量的二维传感图像的采集；在外围读出电路中，薄膜晶体管的不均匀性和长时间的电应力不稳定性会使对称的电路结构不匹配，从而产生失调电压，降低电路的精度和分辨率。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提出了一种基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路及单元器件。

2、一种基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路，包括：n×n个子单元，每个所述子单元的输入端可接入一个目标信号，所述子单元包括：所述第一双栅并联场效应晶体管、第一场效应晶体管、第二场效应晶体管和第一电容、第一电导线、第二电导线、第三电导线、第四电导线、第五电导线和第六电导线；

3、所述第一双栅并联场效应晶体管的第一栅极与所述第三电导线连接，所述第一双栅并联场效应晶体管的第二栅极接入目标信号，所述第一双栅并联场效应晶体管的源极与所述第二电导线连接，所述第一双栅并联场效应晶体管的漏极与所述第六电导线连接；

4、所述第一场效应晶体管的栅极与所述第五电导线连接，所述第一场效应晶体管的源极与所述第六电导线连接，所述第一场效应晶体管的漏极与所述第三电导线连接；

5、所述第二场效应晶体管的栅极与所述第四电导线连接，所述第二场效应晶体管的源极与所述第六电导线连接，所述第二场效应晶体管的漏极与所述第一电导线连接；

6、所述第一电容的一端与所述第一双栅并联场效应晶体管的第一栅极连接，另一端与所述第二电导线连接；

7、所述第一电导线用于接入第一供电电压，所述第二电导线用于接入第二供电电压，所述第三电导线用于接入第一工作电压，所述第四电导线用于接入第一工作电压，所述第五电导线于接入第一控制电压，所述第六电导线还与外围电路连接，用于输出第一输出电压；

8、在第一条件下，所述第一电容用于存储所述第一双栅并联场效应晶体管自适应产生的第一偏置电压，通过所述第一偏置电压对所述目标信号进行补偿；

9、在第二条件下，所述子单元用于将接入的补偿后的所述目标信号进行放大后得到第一输出电压，并通过所述第六电导线输出所述第一输出电压。

10、在一个实施例中，所述第一条件为：

11、令所述第五电导线上的第五电压与所述第一供电电压相等，以使所述第一场效应晶体管开启。

12、在一个实施例中，所述第二条件为：

13、令所述第五电导线上的第五电压与所述第二供电电压相等，以使所述第一场效应晶体管关断。

14、在一个实施例中，当所述目标信号为差分信号时，所述子单元还包括：第二双栅并联场效应晶体管、第三场效应晶体管、第四场效应晶体管、第二电容、第七导线、第八导线和第九导线；

15、所述第二双栅并联场效应晶体管的第一栅极接入所述差分信号的正信号，所述第二双栅并联场效应晶体管的第二栅极与所述第七导线连接，所述第二双栅并联场效应晶体管的源极与所述第二电导线连接，所述第二双栅并联场效应晶体管的漏极与所述第九导线连接；

16、所述第三场效应晶体管的栅极与所述第五电导线连接，所述第三场效应晶体管的源极与所述第九导线连接，所述第三场效应晶体管的漏极与所述第七导线连接；

17、所述第四场效应晶体管的栅极与所述第八导线连接，所述第四场效应晶体管的源极与所述第九导线连接，所述第四场效应晶体管的漏极与所述第一电导线连接；

18、所述第二电容的一端与所述第二双栅并联场效应晶体管的第二栅极连接，另一端与所述第二电导线连接；

19、所述第一双栅并联场效应晶体管的第二栅极接入所述差分信号的负信号。

20、在一个实施例中，所述基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路，还包括：第五场效应晶体管、第六场效应晶体管、第七场效应晶体管和第八场效应晶体管；

21、所述第五场效应晶体管的栅极与所述第九导线连接，所述第五场效应晶体管的源极与所述第七场效应晶体管的源极连接，所述第五场效应晶体管的漏极与所述第四电导线连接；

22、所述第六场效应晶体管的栅极与所述第一电导线连接，所述第六场效应晶体管的源极与所述第四电导线连接，所述第六场效应晶体管的漏极与所述第一电导线连接；

23、所述第七场效应晶体管的栅极与所述第六电导线连接，所述第七场效应晶体管的栅极漏极与所述第八导线连接；

24、所述第八场效应晶体管的栅极与所述第一电导线连接，所述第八场效应晶体管的源极与所述第八导线连接，所述第八场效应晶体管的漏极与所述第一电导线连接。

25、在一个实施例中，所述基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路，还包括：第九场效应晶体管和第十场效应晶体管；

26、所述第九场效应晶体管的栅极接入第二控制电压，所述第九场效应晶体管的源极与所述第十场效应晶体管的源极连接，所述第九场效应晶体管的漏极与所述第二电导线连接；

27、所述第十场效应晶体管的栅极接入反馈电压，所述第十场效应晶体管的漏极与所述第五场效应晶体管的源极连接；

28、其中，所述第一场效应晶体管的电子开关、所述第二场效应晶体管的电子开关、所述第三场效应晶体管的电子开关、所述第四场效应晶体管的电子开关、所述第五场效应晶体管的电子开关、所述第六场效应晶体管的电子开关、所述第七场效应晶体管的电子开关、所述第八场效应晶体管的电子开关、所述第九场效应晶体管的电子开关、所述第十场效应晶体管的电子开关均由沟道区、漏区和源区组成；所述沟道区附近放置栅电极，所述漏区连接漏电极，所述源区连接源电极；

29、所述第一双栅并联场效应晶体管、所述第二双栅并联场效应晶体管均由沟道区、漏区和源区组成，所述沟道区附近放置两个栅电极，所述漏区连接漏电极，所述源区连接源电极；至少部分所述沟道区夹在所述第一双栅并联场效应晶体管和所述第二双栅并联场效应晶体管的两个栅电极之间；

30、所述第一场效应晶体管、所述第二场效应晶体管、所述第三场效应晶体管、所述第四场效应晶体管、所述第五场效应晶体管、所述第六场效应晶体管、所述第七场效应晶体管、所述第八场效应晶体管、所述第九场效应晶体管、所述第十场效应晶体管、所述第一双栅并联场效应晶体管、所述第二双栅并联场效应晶体管均为薄膜场效应晶体管；

31、所述薄膜场效应晶体管的第三沟道区材料为非晶硅、多晶硅和金属氧化物半导体中的任一种；

32、所述金属氧化物半导体为氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化铟镓锌和氧化铟锡锌中的任一种。

33、在一个实施例中，所述基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路，还包括：第三双栅并联场效应晶体管、第十一场效应晶体管、第十二场效应晶体管、第三电容、第十导线、第十一导线、第十二导线和第十三导线；

34、所述第三双栅并联场效应晶体管的第一栅极与所述第十导线连接，所述第三双栅并联场效应晶体管的源极与所述第二电导线连接，所述第三双栅并联场效应晶体管的漏极与所述第十三导线连接；

35、所述第十一场效应晶体管的栅极与所述第五电导线连接，所述第十一场效应晶体管的源极与所述第十三导线连接，所述第十一场效应晶体管的漏极与所述第十导线连接；

36、所述第十二场效应晶体管的栅极与所述第十一导线连接，所述第十二场效应晶体管的源极与所述第十三导线连接，所述第十二场效应晶体管的漏极与所述第一电导线连接；

37、所述第三电容的一端与所述第三双栅并联场效应晶体管的第一栅极连接，另一端与所述第二电导线连接。

38、在一个实施例中，所述基于双栅薄膜晶体管的动态补偿放大电路，还包括：第四电容和第十三场效应晶体管；

39、所述第十三场效应晶体管的栅极接入第三控制电压，所述第十三场效应晶体管的源极与所述第三双栅并联场效应晶体管的第二栅极连接，所述第十三场效应晶体管m1的漏极与所述第十二导线连接；

40、所述第四电容的一端与所述第一场效应晶体管的源极连接，另一端与所述第十三场效应晶体管的源极连接；

41、其中，所述第十一场效应晶体管的电子开关、所述第十二场效应晶体管的电子开关和所述第十三场效应晶体管的电子开关均由沟道区、漏区和源区组成；所述沟道区附近放置栅电极，所述漏区连接漏电极，所述源区连接源电极；

42、所述第三双栅并联场效应晶体管由沟道区、漏区和源区组成，所述沟道区附近放置两个栅电极，所述漏区连接漏电极，所述源区连接源电极；至少部分所述沟道区夹在所述第三双栅并联场效应晶体管的两个栅电极之间；

43、所述第十一场效应晶体管、所述第十二场效应晶体管和所述第十三场效应晶体管和所述第三双栅并联场效应晶体管均为薄膜场效应晶体管；

44、所述薄膜场效应晶体管的第三沟道区材料为非晶硅、多晶硅和金属氧化物半导体中的任一种；

45、所述金属氧化物半导体为氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化铟镓锌和氧化铟锡锌中的任一种。

46、一种单元器件，所述单元器件为所述子单元，包括：

47、衬底，位于所述单元器件的最底层；

48、第一绝缘层，沉积在所述衬底上；

49、第一导电层，沉积在所述第一绝缘层上；

50、第二绝缘层，沉积在所述第一导电层上；

51、有源层，沉积在所述第二绝缘层上，并图案化；

52、第三绝缘层，覆盖在所述有源层的表面；

53、第二导电层，沉积在所述第三绝缘层上，并图案化；

54、第四绝缘层，覆盖在所述第二导电层的表面；

55、第三导电层，沉积在所述第四绝缘层上，并图案化。

56、在一个实施例中，所述第一导电层形成为所述第一双栅并联场效应晶体管的第一栅极和所述第一电容的底电极；

57、所述有源层形成为所述第一双栅并联场效应晶体管的沟道、所述第一场效应晶体管的沟道、所述第二场效应晶体管的沟道和所述第一电容的极板；

58、所述第二导电层形成为所述第一双栅并联场效应晶体管的第二栅极、所述第一场效应晶体管的顶栅和所述第二场效应晶体管的顶栅；

59、所述第三导电层形成为所述第一双栅并联场效应晶体管的源极和漏极、所述第一场效应晶体管的源极和漏极、所述第二场效应晶体管的源极和漏极、所述第一电容的极板电极。

60、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

61、通过设置第一双栅并联场效应晶体管、一场效应晶体管、第二场效应晶体管和第一电容、第一电导线、第二电导线第三电导线、第四电导线、第五电导线和第六电导线构成了一个每个子单元，多个每个子单元构成了动态补偿放大电路，在第一条件下，第一电容用于存储第一双栅并联场效应晶体管自适应产生的偏置电压，通过偏置电压对所述目标信号行补偿；在第二条件下，子单元用于将接入的补偿后的目标信号进行放大后得到第一输出电压，并通过第六电导线输出第一输出电压。此时的第一输出电压为目标信号进行补偿和放大后得到的，同时经由第六电导线输出给传感器阵列或外围读出电路，由于传感器阵列中的信号处理电路接收到了经补偿和放大后的第一输出电压，就使得信号处理电路的增益特性均匀，从而实现高质量的二维传感图像的采集；同时使得外围读出电路不再产生失调电压，提高了电路的精度和分辨率。