Analysis and Parameter Optimization of High Dynamic Range Pixels for Split Photodiode in CMOS Image Sensors

光电二极管 动态范围 响应度 宽动态范围 像素 CMOS芯片 高动态范围 信噪比(成像) 物理 点间距 图像传感器 光电子学 光学 材料科学 探测器
作者
Jiangtao Xu,Liuqin Shu,Zhiyuan Gao,Quanmin Chen,Kaiming Nie
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22 (7): 6748-6754 被引量:1
标识
DOI:10.1109/jsen.2022.3155482
摘要

To achieve high dynamic range and define parameter tradeoff of split photodiode pixel based on lateral overflow integration capacitor (LOFIC) technology, the mechanism of extending dynamic range with split photodiode, dual conversion gain and LOFIC technology was studied. A mathematical model of LOFIC technology combined with split photodiode at different pixel sizes is established, which describes responsivity ratio of dual photodiode, LOFIC, conversion gain, and voltage swing affecting dynamic range by equivalent number of random noise electrons and full-well-capacity (FWC) of pixel. Dynamic range of pixel increases from 131.1dB to 133.6dB as responsivity ratio rises from 12 to 16 with voltage swing of 1V and LOFIC node of 25fF, whereas signal-to-noise ratio (SNR) at dual photodiode signal switching point drops from 28.65dB to 27.23dB for $3~\mu \text{m}\,\,\times 3~\mu \text{m}$ pixel. And dynamic range can reach 141dB when LOFIC node rises to 50fF with responsivity ratio of 18 and SNR at small-size photodiode signal switching point decreased by 0.2dB for $10~\mu \text{m}\,\,\times 10~\mu \text{m}$ pixel. The model shows that dynamic range increases with responsivity ratio and LOFIC, whereas is restricted by SNR at signal switching points. This paper provides a design idea and data reference for the design of high dynamic range (HDR) CMOS image sensors based on split photodiode and LOFIC technology.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
丘比特应助jackiewang采纳,获得10
1秒前
拽小拽发布了新的文献求助10
1秒前
明杰发布了新的文献求助10
1秒前
小熊发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
LGH发布了新的文献求助200
5秒前
6秒前
明杰完成签到,获得积分20
6秒前
抹缇卡完成签到 ,获得积分10
7秒前
香蕉觅云应助孙梁子采纳,获得10
7秒前
那些年发布了新的文献求助10
8秒前
蛋蛋姐姐完成签到,获得积分10
8秒前
赘婿应助满意采纳,获得10
9秒前
lllllxy完成签到,获得积分10
9秒前
酸化土壤改良应助困敦采纳,获得10
9秒前
qin发布了新的文献求助10
9秒前
诸葛天完成签到 ,获得积分10
9秒前
甜甜玫瑰应助夜守采纳,获得10
9秒前
拽小拽完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
莫里完成签到,获得积分10
10秒前
Lu发布了新的文献求助10
10秒前
眯眯眼的海完成签到,获得积分10
11秒前
777777完成签到,获得积分10
11秒前
hahais250完成签到 ,获得积分10
12秒前
无忧0913完成签到 ,获得积分10
12秒前
墨墨叻完成签到,获得积分10
12秒前
冷艳从霜完成签到,获得积分10
12秒前
KingYugene完成签到,获得积分10
13秒前
想不出昵称完成签到,获得积分10
13秒前
乐乐应助那些年采纳,获得10
13秒前
小熊完成签到,获得积分20
14秒前
牛诗悦完成签到,获得积分10
14秒前
梅赛德斯奔驰完成签到,获得积分10
15秒前
FIN应助ttt采纳,获得10
16秒前
青羽落霞完成签到 ,获得积分10
16秒前
高分求助中
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 520
The three stars each: the Astrolabes and related texts 500
Revolutions 400
Diffusion in Solids: Key Topics in Materials Science and Engineering 400
Phase Diagrams: Key Topics in Materials Science and Engineering 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2451669
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2124628
关于积分的说明 5406853
捐赠科研通 1853364
什么是DOI,文献DOI怎么找? 921776
版权声明 562273
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 493078