1.基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,基于4t像素结构实现,该4t像素结构的基础上设置一个传输管hdr和一个作为低增益节点的fd2节点,该fd2节点上外接一个mim电容c,将该4t像素拓展为拥有dcg的5t像素结构,以形成对数响应高动态范围像素;其中,传输管hdr的发射极接作为高增益节点的fd1节点而集电极接fd2节点,fd2节点接点复位管rst的发射极,复位管rst的集电极接vdd,mim电容c另一端接地;传输管tg的发射极接fd1节点,传输管tg的集电极接光电二极管pd,源级跟随器sf的集电极接地,源级跟随器sf的发射极接行选通管sel的集电极,行选通管sel的发射极接列输出线。
2.根据权利要求1所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,在该fd2节点的n型掺杂的基础上额外注入一层重p型掺杂,该重p型掺杂、fd2节点的n型掺杂与衬底的轻p型掺杂形成p-n-p型结构,在重p型掺杂的p型层上外接一个小于复位电压的正向电压va;所述重p型掺杂不完全覆盖该fd2节点的表面。
3.根据权利要求2所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,所述重p型掺杂的p型层的面积与n型掺杂的裸露的n型部分的面积为1:1。
4.根据权利要求1所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,所述fd2节点的面积为fd1节点的1.5倍。
5.根据权利要求1所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,光照较弱时,对数响应高动态范围像素利用fd1节点进行光电转换;像素在hcg模式,fd1节点电压下降;随着光功率逐渐增加,光电二极管pd产生的电子逐渐增加,像素fd1节点电容较小,打开传输管hdr将fd1节点和fd2节点相连,使像素存储的电荷量增加,使fd1节点和fd2节点的共同电压值逐渐下降,但高于外接电压va,此时像素工作在lcg模式;
6.根据权利要求1所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,在光照较弱,像素利用fd1节点进行光电转换时,考虑fd1节点n区与衬底所形成的反偏二极管贡献的二极管反偏电流,fd1节点的电压方程表示为:
7.根据权利要求1所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,像素工作在lcg模式时,fd1节点和fd2节点的节点电压方程表示为:
8.根据权利要求7所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,所述的vphoto12、vrevd12及vrevu12的表达式如式所示:
9.根据权利要求8所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,所述的fd2节点n型区域和表面p型层所形成的pn结由反偏转为正偏时,所述fd2节点区域电压如下式所示:
10.根据权利要求9所述基于电荷补偿的对数响应高动态范围像素,其特征在于,所述vphoto2、vrevd2及vrevu2的表达式如式所示: