构。用于读出此图像传感器的一个实施例包含启用第一转移晶体管以将光生电荷从第一光敏区转移到共享电荷/电压机构。为了在转移光生电荷时增加电荷/电压机构的电容，部分地启用稱合到所述共享电荷/电压机构的第二转移晶体管以部分地接通所述第二转移晶体管。第二转移晶体管的部分接通将第二转移晶体管的耦合(即，寄生)电容添加到共享电荷/电压机构。在读出期间增加电荷/电压机构的总电容可允许增加的复位电压及/或增加的全阱容量(FWC)的光电二极管，而无黑点的发生的显著增加。下文将更详细地描述这些及其它实例。
[0019]图1是图解说明根据本发明的教示的实例性成像系统100的框图，成像系统100包含具有增加的光电二极管FWC及减少的黑点发生的像素架构及读出方法。如在所描绘的实例中所展示，成像系统100包含耦合到控制电路138及读出电路136 (其耦合到功能逻辑140)的像素阵列102。
[0020]在一个实例中，像素阵列102为成像传感器或像素单元(例如，像素单元P1、P2...、Pn)的二维(2D)阵列。如所图解说明，每一像素单元被布置到一行(例如，行Rl到Ry)及一列(例如，列Cl到Cx)中以获取人、地点、物体等的图像数据，接着可使用所述图像数据再现所述人、地点、物体等的2D图像。
[0021]在一个实例中，在每一像素单元已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据由读出电路136通过读出列位线118读出且接着转移到功能逻辑140。在各种实例中，读出电路136还可包含额外放大电路、额外模/数(ADC)转换电路或其它。功能逻辑140可简单地存储所述图像数据或甚至通过应用图像后效果(例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路136可沿着读出列位线118 —次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用多种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或同时全并行读出所有像素。
[0022]图2A是图解说明根据本发明的教示具有两个光电二极管及一共享电荷/电压转换机构230的像素单元200的示意图。像素单元200是图1的像素阵列102的一个可能部分。像素单元200包含分别地第一光敏区(或光电二极管)PDl及第二光敏区(或光电二极管)PD2、分别地第一转移晶体管220及第二转移晶体管225、读出列位线(或位线)228、共享电荷/电压机构(或浮动扩散节点)230、复位晶体管240、源极跟随器晶体管250及行选择晶体管260。
[0023]第一转移晶体管220及第二转移晶体管225中的每一者分别稱合到第一光电二极管PDl及第二光电二极管PD2且耦合到浮动扩散节点230，如图2A中所见。将第一转移信号TXl及第二转移信号TX2分别施加到第一转移晶体管220及第二转移晶体管225的栅极端子，如下文将描述。复位晶体管240耦合于复位电压源VDDret与浮动扩散节点230之间。源极跟随器晶体管250及行选择晶体管260串联连接于电力供应VDD与位线228之间，如图2A中所见。
[0024]在一个实施例中，当启用复位晶体管240或将其设定到作用状态时，像素单元200的读出开始。当复位晶体管240被启用时，浮动扩散节点230耦合到复位电压源VDDret且复位电压被施加到浮动扩散节点230。当将行选择信号RS断言到行选择晶体管260的栅极端子时，源极跟随器晶体管250接着放大浮动扩散节点230处的复位电压。接着在耦合到位线228的取样与保持电路(未展示)中断言复位取样信号SHR(图2A中未展示)以对随后可用于相关双重取样的复位电压进行取样。
[0025]接下来，在积分周期期间，将第一光电二极管PDl及第二光电二极管PD2暴露于电磁能量，例如当在相机或智能电话中拍摄图像且所述相机或智能电话的快门打开时。响应于电磁能量的暴露，第一光电二极管PDl及第二光电二极管PD2产生光生电荷。在积分周期结束时，断言转移信号TXl以启用第一转移晶体管220。当启用转移晶体管220时，将第一光电二极管PDl中的光生电荷转移到浮动扩散节点230，浮动扩散节点230接着将所转移的电荷转换成模拟图像电压。
[0026]在第一转移周期期间，在断言第一转移信号TXl时，将升压转移电压Vtxm施加到第二转移晶体管225的栅极端子。升压转移电压Vtxm具有小于第二转移晶体管225的阈值电压的电压电平的电压电平，使得第二转移晶体管225仅部分地被启用。当第二转移晶体管225仅部分地被启用时，来自第二光电二极管TO2的所积累电子将不被转移到浮动扩散节点230。而是，将第二转移晶体管225的耦合电容Ctx2添加到浮动扩散节点230的总电容。
[0027]因此，本文中所揭示的实施例利用第一转移晶体管220及第二转移晶体管225中的每一者的栅极端子与浮动扩散节点230之间的耦合电容Ctxl及Ctx2。转移晶体管的耦合电容为因施加升压转移电压而出现的寄生电容。因此，在电荷的转移期间可将非转移转移晶体管的耦合电容添加到浮动扩散节点230的总电容。
[0028]在第一转移周期之后，源极跟随器晶体管250放大通过行选择晶体管260提供到位线228的图像电压。在耦合到位线228的取样与保持电路(未展示)中断言复位图像信号SHS以对可用于相关双重取样的图像电压进行取样。布置于同一列中的像素单元可经由行选择晶体管260耦合到同一位线。在本发明的所图解说明实施例中，行选择晶体管260将源极跟随器晶体管选择性地耦合到位线228。在本发明的其它实施例中，可省略行选择晶体管260。
[0029]图2B是图解说明根据本发明的教示用于共享像素架构的读出的实例性信号的时序图。在时间271处，断言复位信号RST以启用复位晶体管240。在此时，将浮动扩散节点230设定到具有大致VDDret的电压电平的复位电压。在时间272处，在耦合到位线228的取样与保持电路(未展示)中断言复位取样信号SHR以对复位电压进行取样。在时间273处，通过将启用电压Vm施加到第一转移晶体管220的栅极端子来断言转移信号TXl。在相同时间处，将升压转移电压Vtxm施加到第二转移晶体管225的栅极端子以部分地启用(即，部分地接通)第二转移晶体管225。
[0030]在第一转移晶体管220被启用的情况下，将来自第一光电二极管roi的光生电荷转移到浮动扩散节点230。升压转移电压具有小于第二转移晶体管225的阈值电压的电压电平的电压电平，因此来自第二光电二极管TO2的所积累电子将直到第二转移周期才被转移到浮动扩散节点230。在时间274处，将转移信号TXl解除断言以停用第一转移晶体管220。此时，来自光电二极管PDl的所积累电子将不再被转移到浮动扩散节点230。然而，在将转移信号TXl解除断言之后，在第二转移晶体管225的栅极上维持升压转移电压Vtxm直到时间275，以继续将额外耦合电容Ctx2添加到浮动扩散节点230的总电容达一时间周期。在一个实施例中，在时间273与274之间第一转移晶体管被启用的时间周期为至少数百纳秒，而时间274与275之间的时间延迟为至少十纳秒。如在图2B的实例中可见，第一转移