被動像素傳感器結構包括1個光敏二極管和1個MOS開關管。光敏二極管用于將入射的光信號轉換為電信號，MOS開關管的導通與否取決于器件像元陳列的控制電路。在每一曝光周期開始時，MOS開關管處于關斷狀態(tài)，直至光敏單元完成預定時間的光電積分過程，MOS開關管才轉入導通狀態(tài)，此時，光敏二極管與垂直的列線連通，光敏單元中積累的與光信號成正比的光生電荷被送往列線，由位于列線末端的電荷積分放大器轉換為相應的電壓量輸出;當光敏二極管中存儲的信號電荷被讀出時，再由控制電路往列線加上一定的復位電壓使光敏電源恢復初始狀態(tài)，隨即再將MOS開關管關斷以備進入下一個曝光周期。在此結構下，還可以采用另外一個開關管以實現(xiàn)二維的X-Y尋址。
由于PPS像元結構簡單、面積很小，所以在給定的單元尺寸下，可設計出最高的填充系數(shù)。在給定的設計填充系數(shù)下，單元尺寸可設計的最小。并且，由于填充系數(shù)高和沒有類似許多CCD中的多晶硅層疊，被動像素結構可獲得較高的量子效率，從而有利于提高器件的靈敏度。
但是這種結構存在著兩個方面的不足：
1、各像元中開關管的導通閾值難以完全匹配，所以即使器件所接受的入射光線完全均勻一對待，其輸出信號仍會形成某種相對固定的先過一圖形，也就是所謂的固有模式噪聲，致使PPS的讀出噪聲很大。典型值為250個均方根電子，較大的固有模式噪 聲的存在是其致命的弱點;
2、光敏單元的驅動能量相對較弱，當圖像傳感器規(guī)模不斷增大后，總線上電容相應增加傳感器讀出速度大幅降低，故而列線不宜過長以期減小其分布參數(shù)的影響。受多路傳輸線寄生電容及讀出速率的限制，PPS難以向大型陳列發(fā)展。 |
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