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无源像素读出结构
资料介绍
基本概念
无源像素读出结构（Passive Pixel Structure，PPS）是图像传感器领域最早实现规模化应用的像素读出架构，核心特征是每个像素单元仅由感光二极管和一个开关管组成，不包含放大、信号处理等有源功能电路，因此被定义为“无源”结构。
基本结构组成
无源像素读出结构的单个像素单元仅包含两个核心元器件：
1. 感光二极管（Photodiode，PD）：完成光电转换功能，将入射的光子信号转换为对应的光生电荷信号，电荷积累量与入射光强成正比。
2. 选通开关管：一般为NMOS晶体管，作为开关控制当前像素的选通状态，行选通信号到来时开关导通，将感光二极管积累的电荷信号输出到列总线。
整体阵列结构上，PPS采用典型的二维行列寻址架构：所有像素按行列排列，同一行像素的开关管栅极连接到同一行选通线，同一列像素的漏极连接到同一列输出总线，每一列总线的末端仅配置一个共享的读出放大器，完成信号放大与模数转换前的预处理。
工作原理
无源像素读出结构的工作流程可以分为三个阶段：
1. 复位阶段：选通开关断开，感光二极管在反向偏压下完成电荷清空，进入待曝光状态。
2. 曝光阶段：入射光子轰击感光二极管的耗尽区，产生电子-空穴对，光生电荷在感光二极管的结电容中积累，积累的电荷量对应入射光的强度信息。
3. 读出阶段：行驱动电路输出行选通信号，选中当前需要读出的行，该行所有像素的开关管导通，每个感光二极管积累的电荷直接通过导通的开关管注入对应列总线，由列末端共享的读出放大器将电荷信号转换为电压信号输出，完成一行像素的读出后，选通信号关闭，进入下一行的读出流程，逐行扫描完成整幅图像的输出。
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| 无源像素读出结构.docx | 15K |
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