簡明起見，第一電容器103的電容值C1是第二電容器111的電容值C2的 k倍。即，電容值C1和電容值C2具有以下表達(dá)式（18)的關(guān)系：
[0218]Cl=kXC2 · · · (18)
[0219] 如之前所述，節(jié)點(diǎn)C上的電壓的變化量dVd和第二電極209(節(jié)點(diǎn)B)上的電壓的 變化量dVB具有由如下表達(dá)式（19)給出的關(guān)系：
[0220] dVB=dVdXCl/(Cl+C2) · · · (19)
[0221] 表達(dá)式（18)和表達(dá)式（19)推出如下表達(dá)式（20):
[0222] dVB=dVdXk/(l+k) · · · (20)
[0223] 為積聚作為信號電荷的空穴，希望向第一電極201(節(jié)點(diǎn)A)供應(yīng)的電壓Vs和復(fù)位 電壓Vres滿足如下表達(dá)式（21)的關(guān)系：
[0224]Vs>Vres· · · (21)
[0225] 為轉(zhuǎn)移信號電荷的空穴，希望第一電極201(節(jié)點(diǎn)A)上的電壓Vs、復(fù)位電壓Vres 和第二電極209上的電壓的變化量dVB滿足如下表達(dá)式（22)的關(guān)系：
[0226] Vs〈Vres+dVB · · · (22)
[0227] 如果滿足表達(dá)式（21)的關(guān)系，則可以在光電轉(zhuǎn)換層205中形成允許空穴向絕緣層 207漂移的電位梯度。如果滿足表達(dá)式（22)的關(guān)系，則容易使光電轉(zhuǎn)換層205的電位梯度 反轉(zhuǎn)。
[0228] 表達(dá)式（20)和表達(dá)式（22)推出表達(dá)式（23)。
[0229]Vs_Vres〈dVdXk/(l+k) · · · (23)
[0230] 在信號電荷是空穴的示例性實(shí)施例中，第二電壓Vd2高于第一電壓Vdl。S卩，節(jié)點(diǎn) C上的電壓的變化量dVd( =Vd2-Vdl)具有正值。因此，表達(dá)式（23)的兩邊除以dVd不改 變不等號的方向。
[0231] 因此，表達(dá)式（23)推出由下面的表達(dá)式（24)給出的關(guān)于電容值C1與電容值C2 的電容比k的表達(dá)式。
[0232]
[0233] 如果滿足表達(dá)式（24)的關(guān)系，則可以減少未排出的電荷量。因此，可以實(shí)現(xiàn)降噪。
[0234] 在本示例性實(shí)施例中，第一電極201上的電壓Vs等于3V，復(fù)位電壓Vres等于IV。 因為第一電壓Vdl等于0V且第二電壓Vs2等于5V，所以節(jié)點(diǎn)C上的電壓的變化量dVd等 于5V。于是，設(shè)置k>2/3。具體地，在本示例性實(shí)施例中，第一電容器103的電容值C1等于 4fF，第二電容器111的電容值C2等于IfF。即，獲得k= 4。這種配置可以實(shí)現(xiàn)更多的降 噪。
[0235] 在本示例性實(shí)施例中，第一電容器103的上電極211或下電極213在平面圖中的 面積Sd和第二電極209在平面圖中的面積Ss滿足Sd>0. 5XSs的關(guān)系。這種配置使得容 易獲得上述電容比的關(guān)系。
[0236] 此外，當(dāng)k值增加時，降噪效果提高。因此，在第一電容器103的電容值C1等于或 大于第二電容器111的電容值C2的情況下，可以進(jìn)一步提高降噪效果。
[0237] 通過使用第一電壓Vdl和第二電壓Vd2,節(jié)點(diǎn)C上的電壓的變化量dVd由dVd= Vd2-Vdl給出。另外，可以使用表達(dá)式（18)將表達(dá)式（24)的左手邊重寫為C1AC1+C2)。因 此，將表達(dá)式（24)修改為表達(dá)式（25)。
[0238]
[0239] 現(xiàn)在描述信號電荷是電子的不例性實(shí)施例。如果信號電荷是電子，則表達(dá)式（21) 和表達(dá)式（22)中的不等號的方向改變。因此，表達(dá)式（23)中的不等號的方向也改變。即， 如果信號電荷是電子，則獲得下面的表達(dá)式（26)。
[0240]Vs_Vres>dVdXk/(l+k) · · · (26)
[0241] 注意，在信號電荷是電子的示例性實(shí)施例中，第二電壓Vd2低于第一電壓Vdl。即， 節(jié)點(diǎn)C上的電壓的變化量dVd( =Vd2-Vdl)具有負(fù)值。因此，表達(dá)式（26)的兩邊除以dVd 改變不等號的方向。結(jié)果，就像在信號電荷是空穴的情況中那樣獲得表達(dá)式（24)和表達(dá)式 (25) 〇
[0242] 在這里，將描述由表達(dá)式（25)給出的關(guān)系。當(dāng)復(fù)位電壓Vres接近向光電轉(zhuǎn)換單 元101的第一電極201供應(yīng)的電壓Vs時，右手邊的值減小。即，即使第一電容器103的電 容值C1小，光電轉(zhuǎn)換層205的電位梯度也可以反轉(zhuǎn)。如果復(fù)位電壓Vres與向第一電極201 供應(yīng)的電壓Vs之差小，則可以積聚在光電轉(zhuǎn)換層205中的電荷量小。
[0243] 相反，當(dāng)復(fù)位電壓Vres與電壓Vs之差增大時，右手邊的值增大。即，針對第一電容 器103的電容值C1使用大的值。在該情況下，復(fù)位電壓Vres與第一電壓Vsl之差大。于 是，可以積聚在光電轉(zhuǎn)換層205中的電荷的量可以增大。
[0244] 就電荷飽和量與第一電容器103的電容值C1之間的平衡而言，優(yōu)選的是復(fù)位電壓 Vres與電壓Vs之差在第一電壓Vsl與第二電壓Vs2之差的20%至80%的范圍內(nèi)。例如， 如果第一電壓Vsl等于0V且第二電壓Vs2等于5V，則希望與復(fù)位電壓Vres之差在IV至 4V的范圍內(nèi)。
[0245] 特別地，即使復(fù)位電壓Vres與電壓Vs之差大，增大第一電壓Vdl與第二電壓Vd2 之差也可以減小第一電容器103的電容值Cl。然而，在光電轉(zhuǎn)換裝置用作照相機(jī)的圖像傳 感器等的情況下，使用低電源電壓以降低功耗。例如，向圖像傳感器供應(yīng)的電源電壓典型地 小于或等于5V。因此，小于或等于5V的值也用于表達(dá)式（24)至表達(dá)式（25)中的電壓。因 此，難以增大第一電壓Vdl和第二電壓Vd2之差。在這種情況下，第一電容器103的電容值 C1和第二電容器111的電容值C2滿足上述關(guān)系，使得能夠在低電壓地驅(qū)動光電轉(zhuǎn)換裝置的 情況下降低噪聲。
[0246] 如上所述，可以使用第一電容器103的電容值C1與光電轉(zhuǎn)換單元101中所包括的 第二電容器111的電容值C2之間的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)降噪。
[0247] 前面給出的數(shù)值僅僅是示例，而非意在限制。在光電轉(zhuǎn)換層205和絕緣層207之 間的交界面處可能出現(xiàn)缺陷能級等。在該情況下，通過使用現(xiàn)有技術(shù)來考慮平帶電壓就足 夠了。
[0248] 接下來，將描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的驅(qū)動方法。圖13示出了在 根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置中所使用的驅(qū)動信號的時序圖。在圖13中，示出了用 于第η行和第n+1行或總共兩行的信號讀出的驅(qū)動信號。
[0249] 與根據(jù)第一示例性實(shí)施例的驅(qū)動方法不同的是，向圖8中所示的節(jié)點(diǎn)C供應(yīng)電壓 信號Vd。在圖13中，示出了電壓信號Vd的時序圖。電壓信號Vd包括第一電壓Vdl和第二 電壓Vd2。第一不例性實(shí)施例中的其間電壓信號Vs為第一電壓Vsl的時段對應(yīng)于本不例性 實(shí)施例中的其間電壓信號Vd為第一電壓Vdl的時段。第一示例性實(shí)施例中的其間電壓信 號Vs為第二電壓Vs2的時段對應(yīng)于本示例性實(shí)施例中的其間電壓信號Vd為第二電壓Vd2 的時段。
[0250] 其它驅(qū)動信號的時序圖與圖7中的時序圖基本上相同。因此，這里不再詳細(xì)描述。
[0251] 如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置包括與光電轉(zhuǎn)換單元101的第二 電極209電連接并被配置為進(jìn)入電浮動狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)B。第一電容器103與節(jié)點(diǎn)B連接。這 種配置有助于光電轉(zhuǎn)換單元101的光電轉(zhuǎn)換層205的耗盡。因此，可以實(shí)現(xiàn)降噪。
[0252] 第三示例性實(shí)施例
[0253] 將描述另一個示例性實(shí)施例。本示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例和第二示例性 實(shí)施例的不同之處在于，開關(guān)被設(shè)置在放大單元的輸入節(jié)點(diǎn)與光電轉(zhuǎn)換單元之間。因此，只 描述與第一示例性實(shí)施例或第二示例性實(shí)施例不同的部分。與第一示例性實(shí)施例及第二示 例性實(shí)施例中的任何一個中的部分基本上相同的部分將不再描述。
[0254]圖14示意性地示出了根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的像素100的配置。在 圖14中，示出了以兩行兩列布置的四個像素100。具有與圖1A中的部分基本相同的功能的 部分被分配相同的附圖標(biāo)記。每個光電轉(zhuǎn)換單元101均具有與第一示例性實(shí)施例中的結(jié)構(gòu) 相似的結(jié)構(gòu)。因此，在圖14中未示出光電轉(zhuǎn)換單元101的截面結(jié)構(gòu)。
[0255] 在本示例性實(shí)施例中，開關(guān)501被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換單元101與第一電容器103之 間的電通路上。換句話說，第一電容器103經(jīng)由開關(guān)501與光電轉(zhuǎn)換單元101電連接。開 關(guān)501還被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換單元101與放大器晶體管104之間的電通路上。換句話說，放 大器晶體管104經(jīng)由開關(guān)501與光電轉(zhuǎn)換單元101電連接。放大器晶體管104的柵極和第 一電容器103的第一端子被包括在節(jié)點(diǎn)B中。
[0256] 開關(guān)501控制光電轉(zhuǎn)換單元101與節(jié)點(diǎn)B之間的導(dǎo)電。斷開開關(guān)501和復(fù)位晶體 管102這兩者使節(jié)點(diǎn)B進(jìn)入電浮動狀態(tài)。
[0257] 向開關(guān)501供應(yīng)驅(qū)動信號pGS。分配諸如（η)和（n+1)之類的指示行的符號，以區(qū) 分要供應(yīng)到不同行的驅(qū)動信號pGS。
[0258] 除了設(shè)置有開關(guān)501之外，根據(jù)本示例性實(shí)施例的每個像素100的配置與第一示 例性實(shí)施例中的配置基本相同。另外，根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的整體配置與 第一示例性實(shí)施例中的整體配置基本相同。
[0259] 上述配置使得所有行的曝光時段能夠一致。實(shí)現(xiàn)了所謂的全局電子快門。因為驅(qū) 動信號PGS是逐行地、獨(dú)立地供應(yīng)的，所以還實(shí)現(xiàn)了全局電子快門操作模式與卷簾快門操 作模式之間的切換。
[0260] 在本示例性實(shí)施例中，如圖14中所示，來自電壓供應(yīng)單元110的電壓Vs供應(yīng)到與 光電轉(zhuǎn)換單元101的第一端子連接的節(jié)點(diǎn)A。與第一示例性實(shí)施例類似，電壓供應(yīng)單元110 至少使用第一電壓Vsl和第二電壓Vs2來控制節(jié)點(diǎn)A上的電壓。這種該配置使得能夠在光 電轉(zhuǎn)換單元101中積聚電荷以及從光電轉(zhuǎn)換單元101排出或轉(zhuǎn)移電荷。
[0261] 接下來，將描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的驅(qū)動方法。圖15示出了在 根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置中所使用的驅(qū)動信號的時序圖。在圖15中，示出了用 于第η行和第n+1行或總共兩行的信號讀出的驅(qū)動信號。
[0262] 與根據(jù)第一示例性實(shí)施例的驅(qū)動方法不同的是，向開關(guān)501供應(yīng)驅(qū)動信號pGS。在 圖15中，示出了驅(qū)動信號pGS的時序圖。當(dāng)驅(qū)動信號pGS處于高電平時，開關(guān)501接通。當(dāng) 驅(qū)動信號pGS處于低電平時，開關(guān)501斷開。
[0263] 根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置被配置為執(zhí)行全局電子快門操作。在時刻tl 之前，第η行中的像素100的光電轉(zhuǎn)換單元101和第n+1行中的像素100的光電轉(zhuǎn)換單元 101積聚信號電荷。另外，在時刻tl之前，用于第η行的電壓信號Vs(η)和用于第n+1行的 電壓信號Vs(n+1)均等于第一電壓Vsl。
[0264] 在時刻tl，驅(qū)動信號pRES(n)和驅(qū)動信號pRES(n+l)上升到高電平，第η行中的 像素100的復(fù)位晶體管102接通。因此，第η行中的像素100的節(jié)點(diǎn)Β上的電壓和第n+1 行中的像素100的節(jié)點(diǎn)B上的電壓均被復(fù)位為復(fù)位電壓Vres。之后，在時刻t2,驅(qū)動信號 pRES(η)和驅(qū)動信號pRES(n+1)下降到低電平，像素100的復(fù)位晶體管102斷開。
[0265] 在時刻t3,驅(qū)動信號pGS(η)和驅(qū)動信號pGS(n+1)上升到高電平。因此，開關(guān)501 接通。于是，根據(jù)本示例性實(shí)施例的像素100中的每一個都具有圖1B或1C中所示的等效 電路。
[0266] 在時刻t4,電壓信號Vs(η)和電壓信號Vs(n+1)從第一電壓Vsl轉(zhuǎn)變到第二電壓 Vs2。隨后，在時刻t5,電壓信號Vs(n)和電壓信號Vs(n+1)從第二電壓Vs2轉(zhuǎn)變到第一電 壓Vsl。通過從時刻t4到時刻t5的操作，信號電荷被轉(zhuǎn)移。因此，在節(jié)點(diǎn)B中產(chǎn)生與所積 聚的信號電荷的量對應(yīng)的電壓Vp。此時的操作與在第一示例性實(shí)施例中參考圖6A到6F描 述的操作基本相同。即，在圖6B和圖6C中示出了每個光電轉(zhuǎn)換單元101在此時的能帶狀 ??τ〇
[0267] 在時刻t6,驅(qū)動信號pGS(η)和驅(qū)動信號pGS(n+1)下降到低電平。因此，開關(guān)501 斷開。這導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換單元101和節(jié)點(diǎn)B之間的電傳導(dǎo)斷開連接。于是，在節(jié)點(diǎn)B保持與 前一幀的信號電荷的量對應(yīng)的電壓Vp的同時，光電轉(zhuǎn)換單元101可以積聚下一幀的信號電 荷。在本示例性實(shí)施例中，多行中的像素100能夠并行執(zhí)行上述操作。即，多行中的像素 100的光電轉(zhuǎn)換單元101能夠同時開始積聚信號電荷。
[0268] 在隨后的操作中，光信號被逐行讀出。在時刻t7,驅(qū)動信號pSEL(n)上升到高電 平。在時刻t7,驅(qū)動信號pTS(n)也上升到高電平。因此，第η行中的像素100的放大器晶 體管104輸出光信號。從第η行中的像素100輸出的光信號被保持在電容器CTS中。在時 刻t9之后，被保持在電容器CTS中的光信號逐列地輸出到輸出單元170。
[0269] 在時刻tlO,開始讀出第n+1行的光信號。該操作類似于對第η行的操作，這里不 再描述。
[0270] 通過上述操作，實(shí)現(xiàn)了基于全局電子快門操作的信號讀出。在圖15中，只示出用 于第η行和第n+1行的驅(qū)動信號。注意，可以對所有行同時執(zhí)行從時刻tl到時刻t6的操 作。
[0271] 另外，在本示例性實(shí)施例中，在驅(qū)動信號pGS保持在高電平的同時，可以供應(yīng)圖7 中所示的驅(qū)動信號。這使得能夠以與第一示例性實(shí)施例類似的方式基于卷簾快門操作進(jìn)行 信號讀出。
[0272] 另外在本示例性實(shí)施例中，第一電容器103與節(jié)點(diǎn)B連接。因此，可以實(shí)現(xiàn)降噪效 果。
[0273] 第四示例性實(shí)施例
[0274] 將描述另一個示例性實(shí)施例。本示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例和第二示例性 實(shí)施例的不同之處在于，將開關(guān)設(shè)置在放大單元的輸入節(jié)點(diǎn)與光電轉(zhuǎn)換單元之間。本示例 性實(shí)施例與第三示例性實(shí)施例之間的區(qū)別如下：在第三示例性實(shí)施例中，對節(jié)點(diǎn)A上的電 壓進(jìn)行控制，而在本示例性實(shí)施例中，對節(jié)點(diǎn)C上的電壓進(jìn)行控制。因此，僅描述與第一示 例性實(shí)施例到第三示例性實(shí)施例不同的部分。與第一示例性實(shí)施例到第三示例性實(shí)施例中 的任一個中的部分基本上相同的部分將不再描述。
[0275] 圖16示意性地示出了根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的像素100的配置。在 圖16中，示出了以兩行兩列布置的四個像素100。與圖8中的部分具有基本相同的功能的 部分被分配相同的附圖標(biāo)記。每個光電轉(zhuǎn)換單元101均具有與第二示例性實(shí)施例中的結(jié)構(gòu) 相似的結(jié)構(gòu)。因此，在圖16中，未示出光電轉(zhuǎn)換單元101的截面結(jié)構(gòu)。
[0276] 在本不例性實(shí)施例中，開關(guān)501被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換單兀101與第一電容器103之 間的電通路上。換句話說，第一電容器103經(jīng)由開關(guān)501與光電轉(zhuǎn)換單元101電連接。開 關(guān)501還被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換單元101與放大器晶體管104之間的電通路上。換句話說，放 大器晶體管104經(jīng)由開關(guān)501與光電轉(zhuǎn)換單元101電連接。放大器晶體管104的柵極和第 一電容器103的第一端子被包括在節(jié)點(diǎn)B中。
[0277] 開關(guān)501控制光電轉(zhuǎn)換單元101與節(jié)點(diǎn)B之間的導(dǎo)電。斷開開關(guān)501和復(fù)位晶體 管102將節(jié)點(diǎn)B置于電浮動狀態(tài)。
[0278] 驅(qū)動信號pGS被提供給開關(guān)501。分配指示行的符號，諸如（η)和（n+1)，以區(qū)分 提供給不同的行的驅(qū)動信號PGS。
[0279] 除了設(shè)置有開關(guān)501之外，根據(jù)本示例性實(shí)施例的每個像素100的配置與第二示 例性實(shí)施例中的配置基本相同。另外，根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的整體配置與 第二示例性實(shí)施例中的光電轉(zhuǎn)換裝置的整體配置基本相同。
[0280] 上述配置使得所有行的曝光時段能夠一致。實(shí)現(xiàn)了所謂的全局電子快門。因為驅(qū) 動信號PGS是逐行地、獨(dú)立地提供的，所以還實(shí)現(xiàn)了全局電子快門操作模式與卷簾快門操 作模式之間的切換。
[0281] 在本示例性實(shí)施例中，如圖16中所示，來自電壓供應(yīng)單元410的電壓Vd被供應(yīng)到 經(jīng)由第一電容器103與節(jié)點(diǎn)B耦接的節(jié)點(diǎn)C。與第二示例性實(shí)施例類似，電壓供應(yīng)單元410 至少使用第一電壓Vdl和第二電壓Vd2來控制節(jié)點(diǎn)C上的電壓。這種配置使得能夠在光電 轉(zhuǎn)換單元101中積聚電荷以及從光電轉(zhuǎn)換單元101排出或轉(zhuǎn)移電荷。
[0282] 接下來，將描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的驅(qū)動方法。圖17示出了在 根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置中所使用的驅(qū)動信號的時序圖。在圖17中，示出了用 于第η行和第n+1行或總共兩行的信號讀出的驅(qū)動信號。
[0283] 與根據(jù)第三示例性實(shí)施例的驅(qū)動方法不同的是，電壓信號Vd被供應(yīng)到