图像感测装置及其操作方法与流程

1.本专利文档中公开的技术和实现方式总体上涉及图像感测装置及其操作方法，并且更具体地，涉及能够通过调整转换增益比来处理图像数据的图像感测装置及其操作方法。


背景技术：

2.图像感测装置在电子装置中用于将光学图像转换成数字电信号。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的近期发展，在诸如智能电话、数码相机、摄像机、个人通信系统(psc)、游戏机、安全摄像头、医疗微型摄像头、机器人行业和红外感测装置之类的各种电子装置中对于高性能图像传感器的需求正在增加。
3.一种常见类型的图像感测装置是电荷耦合器件(ccd)，其长期主导了图像传感器的领域。另一种常见类型的图像感测装置是互补金属氧化物半导体(cmos)图像感测装置。
4.cmos图像感测装置是使用cmos制造技术制造的，因此可以将cmos图像传感器和其它信号处理电路集成到单个芯片中，使得能够以低成本生产小型化的cmos图像感测装置、低功耗的图像传感器。


技术实现要素：

5.在实施方式中，一种图像感测装置包括：像素电路，其被配置为将由光电转换元件生成的光电荷传输到浮置扩散节点并存储图像信息；以及驱动控制电路，其被配置为生成用于控制像素电路的行操作的复位控制信号和传输控制信号，并且生成多个选择控制信号以控制像素电路的列操作，其中，像素电路基于多个选择控制信号来控制浮置扩散节点的电容值。
6.在实施方式中，一种图像感测装置的操作方法包括：对包括在图像感测装置的像素电路中的浮置扩散节点进行复位，其中，图像感测装置包括光电转换元件以检测入射光以响应于入射光而生成载送图像的光电荷，浮置扩散节点保持由光电转换元件生成的光电荷；将由光电转换元件生成的光电荷传输到浮置扩散节点；选择性地激活多个选择晶体管中的至少一个，这些选择晶体管被构造为调整浮置扩散节点的电容值；以及基于根据浮置扩散节点的电容值调整的浮置扩散节点的电压来生成输出电压。
7.在实施方式中，一种图像感测装置包括：光电转换元件，其被构造为检测入射光以响应于入射光而生成载送图像的光电荷；像素电路，其联接到光电转换元件并且包括：浮置扩散节点，其联接到光电转换元件并被构造为接收和保持由光电转换元件生成的光电荷；以及驱动晶体管，其联接以接收表示浮置扩散节点中的光电荷的信号并被构造为生成与浮置扩散节点的表示浮置扩散节点中的光电荷的电压电平对应的输出电压；以及驱动控制电路，其联接到像素电路并被配置为生成多个控制信号以控制像素电路，多个控制信号包括用于复位浮置扩散节点的复位控制信号和用于控制光电荷从光电转换元件到浮置扩散节点的传输的传输控制信号，其中，像素电路被构造为响应于来自驱动控制电路的控制信号
中的一个或更多个其它控制信号而调整浮置扩散节点的电容值。
附图说明
8.图1是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置的示例配置的框图。
9.图2是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置的一些组件的框图。
10.图3是例示图2的像素电路的示例配置的电路图。
11.图4例示了图3的第一选择控制信号和第二选择控制信号的波形。
12.图5是例示图1的像素阵列的示例的平面图。
13.图6是例示图2的像素电路的另一示例配置的电路图。
14.图7是例示图1的图像感测装置的示例操作的流程图。
具体实施方式
15.下面将参照附图讨论所公开的技术的优点和特性以及用于实现这些优点和特性的方法。
16.所公开的技术可以在一些实施方式中实现以提供一种能够调整浮置扩散节点的电容的图像感测装置及其操作方法。
17.在所公开的技术的一些实施方式中，图像感测装置可以通过调整浮置扩散节点的电容值来调整转换增益比。
18.在一些实现方式中，cmos图像感测装置包括大量的成像像素，每个成像像素包括光电二极管、复位晶体管、传输晶体管、转换增益晶体管、驱动晶体管和选择晶体管。
19.图1是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置100和图像处理器1000的示例配置的框图。
20.参照图1，图像感测装置100可以被配置为使用透镜或透镜模块(未例示)来捕获载送图像的入射光。在一些实现方式中，图像处理器1000可以控制图像感测装置100的操作。图像处理器1000还可以被配置为处理由图像感测装置100提供的图像数据。
21.图像感测装置100可以包括像素阵列110、相关双采样器(cds)120、模数转换器(adc)130、缓冲器140、驱动器/控制器150、定时发生器160、控制寄存器170和斜坡信号发生器180。像素阵列110可以包括在阵列中按行和列布置的多个像素10。尽管图1通过示例的方式将图像感测装置100例示为包括上述组件，但是在其它实现方式中可以添加附加组件并且可以省略这些组件中的一些组件。
22.像素阵列110可以包括按行和列布置的多个像素10。每个像素10可以将载送光学图像的入射光转换成表示光学图像的电信号，并且将电信号发送到cds 120。像素阵列110包括光电转换元件。例如，多个像素中的每一个可以包括光电转换元件，因此像素阵列110可以捕获入射光并将所捕获的光转换成电信号。
23.在一些实现方式中，图像感测装置100可以使用cds 120以通过对像素信号采样两次以去除这两次采样之间的差异来去除不期望的像素偏移值。在一个示例中，cds 120可以通过比较在光信号入射到像素上之前和之后获得的像素输出电压来去除不期望的像素偏
移值，使得能够测量到仅基于入射光的像素输出电压。在一些实现方式中，cds 120可以对由像素阵列110的多个像素10捕获并且从像素阵列110的多个像素10接收的表示图像的电信号(在下文中，“电图像信号”)进行采样。cds120可以基于从定时发生器160提供的定时控制信号来对电图像信号进行采样。cds120可以生成对应于两个电图像信号之间的差异的模拟值，并且输出所生成的模拟值。
24.adc 130可以将模拟信号转换为数字信号。例如，adc 130可以将模拟cds信号转换为数字信号。adc 130的示例可以包括斜坡比较型adc，在斜坡比较型adc中模拟信号与诸如斜坡上升或下降的斜坡信号之类的参考信号进行比较并且定时器计数直到斜坡信号的电压与模拟信号匹配。在所公开的技术的一些实施方式中，adc130可以将对应于电图像信号的电压电平与对应于由斜坡信号发生器180提供的斜坡电压信号的电压电平进行比较。在一个示例中，adc 130可以通过将由cds 120生成的模拟值与斜坡电压信号进行比较来将由cds 120生成的模拟值转换成数字值。数字值可以被提供给缓冲器140。
25.缓冲器140可以保持或“锁存”从adc 130输出的数字值，并且将锁存的数字值顺序地传送到图像处理器1000。缓冲器140可以包括用于保持数字值的多个锁存电路(未例示)和用于放大数字值的感测放大器(未例示)。
26.驱动器/控制器150可以基于由定时发生器160提供的定时控制信号选择性地激活像素阵列110的多个像素10。例如，驱动器/控制器150可以选择多条行线ln_r中的一条或更多条行线ln_r，并且生成用于激活多个像素10当中的一个或更多个像素的各种控制信号。在一些实现方式中，各种控制信号可以包括复位控制信号、传输控制信号及其它。驱动器/控制器150可以生成多个选择控制信号以通过多条列线ln_c输出存储在多个像素10中的图像数据。下面将参照图2至图4讨论复位控制信号、传输控制信号和多个选择控制信号。
27.定时发生器160可以生成用于控制cds 120、adc 130、驱动器/控制器150和斜坡信号发生器180的定时控制信号。控制寄存器170可以生成用于控制缓冲器140、定时发生器160和斜坡信号发生器180的控制信号。在一些实现方式中，图像处理器1000可以控制控制寄存器170的操作。斜坡信号发生器180可以生成斜坡电压信号并将生成的斜坡电压信号提供给cds 120。在一些实现方式中，定时发生器160和控制寄存器170可以控制斜坡信号发生器180的操作。
28.图像处理器1000可以包括图像信号处理器1010和相机控制器1020。
29.图像信号处理器1010可以生成用于控制图像感测装置100的控制信号，并且处理由图像感测装置100提供的数字值。在一些实现方式中，图像信号处理器1010可接收通过对捕获的图像进行转换而获得并且表示图像的数字值，并且对接收到的数字值进行处理以显示图像。相机控制器1020可以使用i2c(集成电路间)来控制图像感测装置100的控制寄存器170的操作。
30.图2是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置100的一些组件的框图。
31.参照图2，图像感测装置100可以包括像素电路210和驱动控制电路220。像素电路210可以对应于图1的像素10，并且驱动控制电路220可以对应于图1的驱动器/控制器150。
32.在一些实现方式中，像素电路210可以被配置为将由光电转换元件(参见图3)生成的光电荷传送到浮置扩散节点(参见图3)。下面将参照图3更详细地描述像素电路210。像素
电路210可以包括能够基于多个选择控制信号ctr_s来调整浮置扩散节点的电容值的电路。
33.驱动控制电路220可以被配置为生成复位控制信号ctr_rx和传输控制信号ctr_tx以控制像素电路210的行操作。驱动控制电路220可以被配置为生成多个选择控制信号ctr_s以控制像素电路210的列操作。多个选择控制信号ctr_s可以包括两个或更多个选择控制信号ctr_s。
34.在一些实现方式中，驱动控制电路220可以控制对于像素电路210的行操作和列操作。行操作可以包括用于选择像素电路210的多条行线ln_r的操作，如上参照图1所述。列操作可以包括用于选择像素电路210的多条列线ln_c的操作，如上参照图1所述。如将在下面描述的，驱动控制电路220可以生成复位控制信号ctr_rx和传输控制信号ctr_tx以便控制对于像素电路210的行操作。驱动控制电路220可以生成多个选择控制信号ctr_s以控制对于像素电路210的列操作。
35.基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置100可以通过基于在列操作期间由驱动控制电路220生成的多个选择控制信号ctr_s控制或调整像素电路210的浮置扩散节点的电容值来调整图像感测装置100的转换增益。
36.图3是例示图2的像素电路210的示例配置的电路图。
37.参照图3，像素电路210可以包括复位晶体管rx、传输晶体管tx、控制电路310和驱动晶体管dx。在一些实现方式中，像素电路210还可以包括光电转换元件pd。
38.复位晶体管rx可以被配置为基于复位控制信号ctr_rx来复位浮置扩散节点fd。复位晶体管rx可以联接在电源电压端子vdd和浮置扩散节点fd之间。可以基于复位控制信号ctr_rx来使复位晶体管rx导通/截止。在一些实现方式中，通过将浮置扩散节点fd连接到电源电压端子vdd来使浮置扩散节点fd“复位”。因此，当复位晶体管rx导通时，浮置扩散节点fd可以被电源电压端子vdd充电和“复位”。在本专利文档中，“复位操作”包括对浮置扩散节点fd进行充电。
39.传输晶体管tx可以被配置为基于传输控制信号ctr_tx来将由光电转换元件pd生成的光电荷传输到浮置扩散节点fd。传输晶体管tx可以联接在浮置扩散节点fd和接地电压端子vss之间。可以基于传输控制信号ctr_tx来使传输晶体管tx导通或截止。因此，当传输晶体管tx导通时，由光电转换元件pd生成的光电荷可以传送到浮置扩散节点fd。在本专利文档中，“传输操作”包括将光电荷传送到浮置扩散节点fd。
40.浮置扩散节点fd可以具有与由光电转换元件pd生成并通过复位操作和传输操作传送的光电荷对应的电压电平。当浮置扩散节点fd被充入有光电荷时，浮置扩散节点fd处的电压增加。当执行复位操作时，浮置扩散节点fd处的电压降低。这里，电压降可以根据传送到浮置扩散节点fd的光电荷的量而变化。例如，当传送大量的光电荷时，与传送少量的光电荷时相比，浮置扩散节点fd处的电压降可能较小。也就是说，当传送大量的光电荷时，浮置扩散节点fd的电压电平可以处于比当传送少量的光电荷时更高的电平。例如，当传送少量的光电荷时，浮置扩散节点fd处的电压降可能较大。也就是说，当传送少量的光电荷时，浮置扩散节点fd的电压电平可以处于比当传送大量的光电荷时更低的电平。
41.如上所述，可以在对于像素电路210的行操作期间生成复位控制信号ctr_rx和传输控制信号ctr_tx。因此，行操作可以包括对应于复位控制信号ctr_rx的复位操作和对应于传输控制信号ctr_tx的传输操作。换句话说，图像感测装置100可以通过在行操作期间执
行的复位操作和传输操作将光电荷传送到浮置扩散节点fd。
42.所公开的技术可以在一些实施方式中实现以提供联接在浮置扩散节点(fd)和源极跟随器晶体管(驱动晶体管dx)之间的控制电路以调整光电转换元件(例如，光电探测器pd)的转换增益。在一些实现方式中，控制电路310可以被配置为基于多个选择控制信号(例如，ctr_s1和ctr_s2)来控制或调整浮置扩散节点fd的电容值。例如，控制电路310可以基于第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2来控制或调整浮置扩散节点fd的电容值。尽管图3通过示例的方式将控制电路310例示为接收两个选择控制信号，但是在其它实现方式中可以使用多于两个的选择控制信号。
43.在一些实现方式中，控制电路310可以包括分别对应于第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2的第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2。在其它实现方式中，控制电路310可以包括多于两个的选择晶体管。
44.第一选择晶体管sx1可以被配置为基于第一选择控制信号ctr_s1将浮置扩散节点fd的电容值调整为第一电容值。在所公开的技术的一些实现方式中，第一选择晶体管sx1联接在浮置扩散节点fd和驱动晶体管dx之间。第一选择晶体管sx1可以基于第一选择控制信号ctr_s1而导通或截止。当第一选择晶体管sx1导通时，可以通过激活第一选择晶体管sx1并将第一选择晶体管sx1连接到浮置扩散节点fd来将浮置扩散节点fd的电容值调整为第一电容值。当第一选择晶体管sx1被导通和启用时，浮置扩散节点fd的电容值是基于浮置扩散节点fd的电容和第一选择晶体管sx1(以及激活并联接到浮置扩散节点fd的其它选择晶体管)的电容来确定的，因此浮置扩散节点fd的传输到驱动晶体管dx的电压电平可以基于浮置扩散节点fd的电容和第一选择晶体管sx1(以及激活并联接到浮置扩散节点fd的其它选择晶体管)的电容来确定。
45.第二选择晶体管sx2可以被配置为基于第二选择控制信号ctr_s2将浮置扩散节点fd的电容值调整为第二电容值。在所公开的技术的一些实现方式中，第二选择晶体管sx2联接在浮置扩散节点fd和驱动晶体管dx之间。在一个示例中，第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2并联联接在浮置扩散节点fd和驱动晶体管dx之间。第二选择晶体管sx2可以基于第二选择控制信号ctr_s2而导通或截止。当第二选择晶体管sx2导通时，可以通过激活第二选择晶体管sx2并将第二选择晶体管sx2连接到浮置扩散节点fd来将浮置扩散节点fd的电容值调整为第二电容值。当第二选择晶体管sx2被导通和启用时，浮置扩散节点fd的电容值是基于浮置扩散节点fd的电容和第二选择晶体管sx2(以及激活并联接到浮置扩散节点fd的其它选择晶体管)的电容来确定的，因此浮置扩散节点fd的传送到驱动晶体管dx的电压电平可以基于浮置扩散节点fd的电容和第二选择晶体管sx2(以及激活并联接到浮置扩散节点fd的其它选择晶体管)的电容来确定。
46.第一电容值和第二电容值可以彼此不同。存在许多影响电容值的因素。例如，晶体管的沟道长度和宽度、栅极介电层的厚度以及晶体管的沟道区域的杂质掺杂浓度可以影响电容值。因此，第一选择晶体管sx1可以在上述因素中的至少一个因素方面与第二选择晶体管sx2不同，因此第一选择晶体管sx1的电容值和第二选择晶体管sx2的电容值可以彼此不同。也就是说，通过激活和连接第一选择晶体管sx1而从浮置扩散节点fd的原始电容值调整到的第一电容值与通过激活和连接第二选择晶体管sx2而从浮置扩散节点fd的原始电容值调整到的第二电容值可以彼此不同。
47.如将参照图4更详细地描述的，根据驱动控制电路220(参见图2)的操作，第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2二者都可以导通。此时，基于浮置扩散节点fd的电容以及第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2的电容值来确定浮置扩散节点fd的电容值。这样，浮置扩散节点fd的电容值可以通过反映了第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2的电容值而被调整为第三电容值。结果，取决于第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2中的哪一个被激活以及第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2二者是否都被激活，浮置扩散节点fd的电容值可以被控制为具有第一电容值至第三电容值中的一个。在本专利文档中，“电容控制操作”包括控制浮置扩散节点fd的电容值。
48.驱动晶体管dx可以被配置为生成与浮置扩散节点fd的电压电平对应的输出电压v_out。驱动晶体管dx可以具有联接到电源电压端子vdd的一个端子和联接到第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2的栅极端子。驱动晶体管dx可以通过栅极端子接收浮置扩散节点fd的电压，浮置扩散节点fd的电压的电平由第一选择晶体管sx1或第二选择晶体管sx2中的至少一个控制或调整。在一些实现方式中，驱动晶体管dx可以作为源极跟随器电路或共漏放大器操作。因此，输入到驱动晶体管dx的栅极端子的电压的电压电平的增加或减小可以增加或减小驱动晶体管dx的导通沟道，因此由驱动晶体管dx生成的输出电压v_out基于输入到驱动晶体管dx的栅极端子的电压而增加或减小。在本专利文档中，“驱动操作”包括激活驱动晶体管dx以生成输出电压v_out。
49.如上所述，可以在列操作期间操作诸如第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2之类的多个选择控制信号。因此，列操作可以包括与第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2对应的电容控制操作和选择输出操作，以及与驱动晶体管dx对应的驱动操作。换句话说，图像感测装置100可以通过在列操作期间执行的电容控制操作和选择输出操作将浮置扩散节点fd的电压电平传送到驱动晶体管dx。此外，图像感测装置100可以通过在列操作期间执行的驱动操作生成输出电压v_out。
50.图4例示了图3的第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2的波形。图4例示了与复位控制信号ctr_rx、传输控制信号ctr_tx、第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2对应的波形。
51.参照图3和图4，当复位控制信号ctr_rx从逻辑“低”电平激活到逻辑“高”电平时，像素电路210可以执行复位操作。然后，当传输控制信号ctr_tx从逻辑“高”电平激活到逻辑“低”电平时，像素电路210可以执行传输操作。
52.基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置100的操作状态可以依据第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2中的哪一个被激活而划分为三种操作模式。
53.在第一模式(a)中，仅第一选择控制信号ctr_s1从逻辑“低”电平激活到逻辑“高”电平。当第一选择控制信号ctr_s1被激活时，第一选择晶体管sx1可以被启用。因此，通过反映第一选择晶体管sx1的电容值，浮置扩散节点fd的电容值从其原始电容值修改为第一电容值。
54.在第二模式(b)中，仅第二选择控制信号ctr_s2被激活。当第二选择控制信号ctr_s2被激活时，第二选择晶体管sx2可以被启用。因此，通过反映第二选择晶体管sx2的电容值，浮置扩散节点fd的电容值从其原始电容值修改为第二电容值。
55.在第三模式(c)中，第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2二者都被激活。当第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2二者都被激活时，第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2可以被启用。因此，通过反映第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2的电容值，浮置扩散节点fd的电容值从其原始电容值修改为第三电容值。
56.基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置100可以对浮置扩散节点fd的电容值进行调谐以控制图像感测装置100的转换增益。浮置扩散节点fd的电容值可以具有取决于其操作状态的多个电容值(例如，上述第一电容值至第三电容值)中的一个。因此，图像感测装置100可以相对于像素电路210具有各种转换增益比。
57.返回参照图2，在列操作期间，驱动控制电路220可以基于驱动信息inf_d和照度信息inf_p选择性地激活多个选择控制信号ctr_s。驱动信息inf_d可以包括将用于激活多条列线ln_c(参见图1)当中的对应列线的信息。照度信息inf_p可以包括关于所捕获的图像的照度的信息。因此，驱动控制电路220可以基于驱动信息inf_d来确定是否激活多个选择控制信号ctr_s。此外，驱动控制电路220可以基于照度信息inf_p来选择多个选择控制信号ctr_s当中要激活的一个或更多个的选择控制信号。
58.在一些实现方式中，驱动控制电路220可以基于驱动信息inf_d来确定是否激活多个选择控制信号ctr_s以及以哪种模式(例如，模式(a)、(b)和(c))激活多个选择控制信号ctr_s。驱动控制电路220可以基于照度信息inf_p选择多种模式(例如，模式(a)、(b)或(c))中的一种。例如，当在高照度条件、低照度条件或中等照度条件下捕获图像时，驱动控制电路220可以基于所捕获的图像的照度条件来选择模式(a)、(b)和(c)中的一种。例如，浮置扩散节点fd的电容值可以响应于与高照度条件对应的照度信息inf_p而减小。此外，浮置扩散节点fd的电容值可以基于与低照度条件对应的照度信息inf_p而增加。也就是说，电容值可以与照度信息成反比。
59.基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置100可以基于所捕获的图像的照度条件来控制浮置扩散节点fd的电容值。图像感测装置100可以调整浮置扩散节点fd的电容值，由此在将入射光转换为电信号时采用各种转换增益比。
60.返回参照图1，在一些实现方式中，每个像素10可以是单位像素。在其它实现方式中，每个像素10可以是一组单位像素。在一个示例中，下面将作为示例讨论包括八个单位像素的8-共享像素结构。所公开的技术还可以在一些实施方式中实现为提供具有每组中包括四个单位像素的4-共享像素结构或每组中包括两个单位像素的2-共享像素结构的像素10。此外，所公开的技术还可以在一些实施方式中实现为提供不具有共享像素结构的像素10。
61.图5是例示图1的像素阵列110的示例的平面图。在一个示例中，像素阵列110包括八个单位像素。此外，第一方向d1和第二方向d2可以指示彼此交叉的方向。例如，在xy坐标系中，第一方向d1可以对应于x轴方向，而第二方向d2可以对应于y轴方向。
62.如图5所示，像素阵列110可以包括在矩阵阵列中按行和列布置的第一单位像素px1至第八单位像素px8。第一单位像素px1至第八单位像素px8可以布置成2
×
4矩阵阵列。第一单位像素px1至第四单位像素px4可以围绕第一子浮置扩散节点fd11径向布置，同时共享第一子浮置扩散节点fd11。类似地，第五单位像素px5至第八单位像素px8可以围绕第二子浮置扩散节点fd12径向布置，同时共享第二子浮置扩散节点fd12。第一子浮置扩散节点fd11和第二子浮置扩散节点fd12可以在第二方向d2上彼此对齐。第一子浮置扩散节点fd11
和第二子浮置扩散节点fd12可以通过被构造为将第一子浮置扩散节点fd11和第二子浮置扩散节点fd12彼此联接的互连件和接触插塞(未示出)而彼此电联接。
63.第一单位像素px1至第八单位像素px8中的每一个可以包括光电转换元件pd。光电转换元件pd可以包括光电二极管、光电晶体管、光电门、ppd(钉扎光电二极管)或其组合。例如，光电转换元件pd可以是光电二极管。光电二极管可以包括其中n型杂质区域和p型杂质区域在垂直方向上层叠的结构。
64.第一单位像素px1至第八单位像素px8可以分别包括第一传输晶体管tx1至第八传输晶体管tx8。由光电转换元件pd响应于入射光而生成的光电荷可以通过第一传输晶体管tx1至第八传输晶体管tx8传送到第一子浮置扩散节点fd11和第二子浮置扩散节点fd12。
65.第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2可以设置在第一单位像素px1和第二单位像素px2的一侧上。例如，第一选择晶体管sx1可以设置在第一单位像素px1在第二方向d2上的顶部，并且第二选择晶体管sx2可以设置在第二单位像素px2在第二方向d2上的顶部。作为参考，第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2的位置可以变化。
66.第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2可以共享第一有源区域20。第一有源区域20可以具有在第一方向dl上延伸的条形平面形状。尽管图中未示出，但阱抽头(tap)可以位于邻近第一有源区域20的任一端或其两端。
67.第一有源区域20可以包括第一结区域至第三结区域22、24和26，并且第一结区域至第三结区域22、24和26可以用作第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2的源极端子和漏极端子。例如，第一结区域22可用作第一选择晶体管sx1的源极端子，并且第三结区域26可以用作第二选择晶体管sx2的漏极端子。第二结区域24可以用作第一选择晶体管sx1的漏极端子和第二选择晶体管sx2的源极端子。如上所述，在晶体管的沟道长度和宽度、晶体管的栅极介电层的厚度以及晶体管的沟道区域的杂质掺杂浓度中的至少一个方面，第一选择晶体管sx1可以不同于第二选择晶体管sx2。因此，第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2可以具有不同的电容值。
68.在一些实现方式中，驱动晶体管dx和复位晶体管rx可以设置在第三单位像素px3和第四单位像素px4与第五单位像素px5和第六单位像素px6之间。例如，驱动晶体管dx可以位于第三单位像素px3和第五单位像素px5之间，并且复位晶体管rx可以设置在第四单位像素px4和第六单位像素px6之间。作为参考，驱动晶体管dx和复位晶体管rx的位置可以变化。
69.驱动晶体管dx和复位晶体管rx可以共享第二有源区域30。第二有源区域30可以具有在第一方向dl上延伸的条形平面形状。尽管图中未示出，但阱抽头可以位于邻近第二有源区域30的任一端或其两端。
70.第二有源区域30可以包括第四结区域至第六结区域32、34和36，并且第四结区域至第六结区域32、34和36可以用作驱动晶体管dx和复位晶体管rx的源极端子和漏极端子。例如，第四结区域32可以用作驱动晶体管dx的漏极端子，并且第六结区域36可以用作复位晶体管rx的源极端子。第五结区域34可以用作驱动晶体管dx的源极端子和复位晶体管rx的漏极端子。
71.如图5所示，第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2可以设置为基于像素区域面向驱动晶体管dx和复位晶体管rx。像素区域可以包括其中设置有第一单位像素px1至第四单位像素px4的区域。
72.图6是例示图2的像素电路210的另一示例配置的电路图。
73.参照图6，像素电路210可以包括复位晶体管rx、传输晶体管tx、控制电路610和驱动晶体管dx。图6的像素电路210具有与图3的像素电路210的控制电路不同的控制电路610。在一些实现方式中，除了控制电路610之外的组件可以与上面参照图3讨论的组件相同或相似。
74.控制电路610可以被配置为基于多个选择控制信号ctr_s1至ctr_s3来调整浮置扩散节点fd的电容值。控制电路610可以包括分别与诸如第一选择控制信号ctr_s1至第三选择控制信号ctr_s3之类的多个选择控制信号对应的第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3。尽管图6通过示例的方式将控制电路610例示为包括三个选择晶体管，即，第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3，但是在其它实现方式中控制电路610可以包括三个或更多个选择晶体管。此外，代替第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3或者除了第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3之外，控制电路610可以包括以模拟类型控制的可变晶体管。当控制电路610包括可变晶体管时，可以以模拟类型控制浮置扩散节点fd的电容值。
75.第一选择晶体管sx1可以基于第一选择控制信号ctr_s1被启用或禁用。第二选择晶体管sx2可以基于第二选择控制信号ctr_s2被启用或禁用。第三选择晶体管sx3可以基于第三选择控制信号ctr_s3被启用或禁用。
76.在一些实现方式中，图3的控制电路310的第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2可以具有不同的电容值。在一些实现方式中，图6的控制电路610的第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3可以具有不同的电容值。在一些实现方式中，多个选择晶体管中的两个或更多个选择晶体管具有相同的电容值而其它的选择晶体管具有不同的电容值。
77.在一些实现方式中，图3的控制电路310可以选择性地启用第一选择晶体管sx1和第二选择晶体管sx2以控制浮置扩散节点fd的电容值。在一些实现方式中，图6的控制电路610可以选择性地控制第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3当中被启用的选择晶体管的数量，以用于控制浮置扩散节点fd的电容值。
78.与图2的第一选择控制信号ctr_s1和第二选择控制信号ctr_s2类似，第一选择控制信号ctr_s1至第三选择控制信号ctr_s3可以基于驱动信息inf_d和照度信息inf_p而被激活。这里，可以控制第一选择控制信号ctr_s1至第三选择控制信号ctr_s3当中基于照度信息inf_p激活的选择控制信号的数量。换句话说，在被配置为基于第一选择控制信号ctr_s1至第三选择控制信号ctr_s3而被启用的第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3当中，基于照度信息inf_p启用的选择晶体管的数量可以变化。
79.更具体地，可以基于照度信息inf_p启用第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3中的一个、两个或全部。取决于是否：(1)第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3中的一个被启用；(2)第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3中的两个被启用；以及(3)第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3全部被启用，浮置扩散节点fd的电容值可以变化。因此，控制电路610可以基于照度信息inf_p来控制浮置扩散节点fd的电容值。控制电路610可以基于第一选择晶体管sx1至第三选择晶体管sx3当中被启用的选择晶体管的数量来控制浮置扩散节点fd的电容值。
80.图7是例示图1的图像感测装置100的示例操作的流程图。
81.参照图1至图3和图7，图像感测装置100的操作方法可以包括：在s710，执行复位操
作和传输操作；在s720，执行电容控制操作和选择输出操作；以及在s730，执行驱动操作。
82.首先，在s710，执行复位操作和传输操作可以包括对包括在图2的像素电路210中的浮置扩散节点fd进行复位。复位操作可以由图2的生成复位控制信号ctr_rx的驱动控制电路220以及图3的基于复位控制信号ctr_rx而被启用的复位晶体管rx来执行。此外，在s710，执行复位操作和传输操作可以包括将由光电转换元件pd生成的光电荷传输到浮置扩散节点fd。传输操作可以由图2的生成传输控制信号ctr_tx的驱动控制电路220以及图3的基于传输控制信号ctr_tx而被启用的传输晶体管tx来执行。
83.在s720，执行电容控制操作和选择输出操作可以包括控制浮置扩散节点fd的电容值。此外，在s720，执行电容控制操作和选择输出操作可以包括通过对应的路径选择并输出浮置扩散节点fd的电压电平(其中反映了所控制的电容值)到图3的驱动晶体管dx。电容控制操作和选择输出操作可以由图3的控制电路310执行。
84.在s730，执行驱动操作可以包括基于浮置扩散节点fd的电压通过驱动操作生成输出电压v_out。驱动操作可以由图3的驱动晶体管dx执行。
85.基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置100可以控制浮置扩散节点fd的电容值。因此，通过控制电容值，图像感测装置100可以确保各种转换增益比。
86.仅描述或例示了所公开的技术的实现方式或实施方式的有限示例。基于在本专利文档中公开和例示的内容，对于所公开的实现方式或实现方式的变型或增强以及其它实现方式或实施方式是可能的。
87.相关申请的交叉引用
88.本专利文档要求于2021年7月20日提交的韩国申请no.10-2021-0094944的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此，作为本专利文档的公开内容的一部分。