PHOTON COUNTING PIXEL AND METHOD OF OPERATION THEREOF

• Main Author: MONOI, Makoto
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 15.02.2024
• Subjects: ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE; ELECTRICITY; PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION

A photosensitive pixel, a pixel array (110), and their methods of operation. A photosensitive pixel comprises a photodiode (PD); a first charge transfer gate (Tx1); a charge storage and transfer electrode (ST); a second charge transfer gate (Tx2); a sensing node (SN); a reset gate (RS) coupled to the charge storage and transfer electrode (ST); a drain (VD1) coupled to the reset gate (RS); and an amplifier (AMP) coupled to the sensing node (SN). The first charge transfer gate (Tx1) is controlled via a first control signal from a controller to couple the photodiode (PD) to the charge storage and transfer electrode (ST) so as to allow charge transfer. The second charge transfer gate (Tx2) is controlled via a second control signal from the controller to couple the charge storage and transfer electrode (ST) to the sensing node (SN) so as to allow charge transfer. The second transfer gate (Tx2), the charge storage and transfer electrode (ST), and the reset gate (RS) are controlled via third control signals from the controller to reset an electric potential of the sensing node (SN). Charge generated at the photodiode (PD) is transferred to the sensing node (SN) via the first charge transfer gate (Tx1), the charge storage and transfer electrode (ST), and the second charge transfer gate (Tx2). By using a charge storage and transfer electrode (ST) (as opposed to a diffusion region that does not have an electrode), the transfer of electric charge from the photodiode (PD) to the sensing node (SN) is a complete transfer. La présente invention concerne un pixel photosensible, un réseau de pixels (110) et leurs procédés de fonctionnement. Un pixel photosensible comprend une photodiode (PD); une première grille de transfert de charge (Txl); une électrode de stockage et de transfert de charge (ST); une seconde grille de transfert de charge (Tx2); un noeud de détection (SN); une grille de réinitialisation (RS) couplée à l'électrode de stockage et de transfert de charge (ST); un drain (VD1) couplé à la grille de réinitialisation (RS); et un amplificateur (AMP) couplé au noeud de détection (SN). La première grille de transfert de charge (Txl) est commandée par l'intermédiaire d'un premier signal de commande provenant d'un dispositif de commande pour coupler la photodiode (PD) à l'électrode de stockage et de transfert de charge (ST) de façon à permettre un transfert de charge. La seconde grille de transfert de charge (Tx2) est commandée par l'intermédiaire d'un second signal de commande provenant du dispositif de commande pour coupler l'électrode de stockage et de transfert de charge (ST) au noeud de détection (SN) de façon à permettre un transfert de charge. La seconde grille de transfert (Tx2), l'électrode de stockage et de transfert de charge (ST), et la grille de réinitialisation (RS) sont commandées par l'intermédiaire de troisièmes signaux de commande provenant du dispositif de commande pour réinitialiser un potentiel électrique du noeud de détection (SN). La charge générée au niveau de la photodiode (PD) est transférée au noeud de détection (SN) par l'intermédiaire de la première grille de transfert de charge (Txl), de l'électrode de stockage et de transfert de charge (ST), et de la seconde grille de transfert de charge (Tx2). En utilisant une électrode de stockage et de transfert de charge (ST) (par opposition à une région de diffusion qui n'a pas d'électrode), le transfert de charge électrique de la photodiode (PD) au noeud de détection (SN) est un transfert complet.