本发明涉及有源像素图像传感器技术领域，特别涉及一种有源像素电路、图像传感器和电子设备。
背景技术：
cmos图像传感器分为无源像素(passivepixelsensor)和有源像素(activepixelsensor)图像传感器。无源像素图像传感器包含一个pn结光电二极管和一个行选择晶体管，结构简单，填充因子高，量子效率高，但读取噪声大，不适用于高速读取或者高成像需要的应用；有源像素图像传感器包含两个及以上的晶体管(例如复位管、源级跟随管、传输管、行选择管等)和一个光电二极管，可以应用相关双采样(correlated-doublesampling)方式降低读取噪声，而成为目前大规模商用图像传感器的主流技术。
由于有源像素图像传感器中的晶体管数量较多，仅仅因晶体管尺寸略有不同，就会导致读取噪声与电路的高速度需求不匹配。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种有源像素电路、图像传感器和电子设备，改善其读取噪声和电路读取速度，提供其性能。
为实现上述目的，本发明提供一种有源像素电路，具有光电二极管以及至少三个mos晶体管，至少一个所述mos晶体管作为传输晶体管，至少另一个所述mos晶体管作为复位晶体管，至少又一个作为其它晶体管，所述传输晶体管连接所述光电二极管并用于传输所述光电二极管的光电信号，所述复位晶体管连接相应的所述传输晶体管用于输出所述光电信号的一端，并用于对所述有源像素电路复位，其特征在于，各个所述传输晶体管的阈值电压高于各个所述其它mos晶体管的阈值电压，各个所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流小于各个所述其它mos晶体管工作电压下的关态漏电流。
可选地，各个所述复位晶体管的阈值电压高于各个所述其它mos晶体管的阈值电压，各个所述复位晶体管工作电压下的关态漏电流小于各个所述其它mos晶体管工作电压下的关态漏电流；或者，各个所述复位晶体管的阈值电压均小于各个所述传输晶体管的阈值电压，各所述复位晶体管工作电压下的关态漏电流大于各个所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流。
可选地，各个所述其它mos晶体管中的至少一个作为源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管连接相应的所述传输晶体管用于输出所述信号的一端，用于缓冲所述传输晶体管输出的信号；和/或，各个所述其它mos晶体管中的至少另一个作为行选择晶体管，连接所述源极跟随晶体管并使得所述源极跟随晶体管输出的信号被读出。
可选地，所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源极跟随晶体管和所述行选择晶体管均为nmos晶体管或者均为pmos晶体管。
可选地，所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源极跟随晶体管和所述行选择晶体管的工作电压均在1.62v～3.7v之间。
可选地，所述有源像素电路还包括浮置扩散区，所述浮置扩散区连接所述传输晶体管用于输出信号的一端，并用于根据所述传输晶体管输出的电荷量，感生出相应的电压信号。
可选地，所述传输晶体管的阈值电压介于0.4v～1.0v。
可选地，各个所述其它mos晶体管的阈值电压介于0.2v～0.8v。
可选地，所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流为0.1pa/μm～0.1na/μm。
可选地，各个所述其它晶体管工作电压下的关态漏电流均为1pa/μm～100na/μm。
基于同一发明构思，本发明还提供一种图像传感器，其包括像素阵列和控制电路，所述像素阵列包括至少一个如本发明所述的有源像素电路，所述控制电路连接各个所述有源像素电路中相应的mos晶体管的栅端，以控制各个所述有源像素电路中相应的mos晶体管的导通或截止。
基于同一发明构思，本发明还提供一种电子设备，其包括本发明所述的图像传感器。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果之一：
1、所述有源像素电路具有光电二极管以及至少三个mos晶体管，其中，至少一个mos晶体管作为传输晶体管，至少另一个mos晶体管作为复位晶体管，至少又一个mos晶体管作为其它晶体管，所述传输晶体管不仅阈值电压高于所述其它mos晶体管，而且漏电流低于所述其它mos晶体管，由此可以利用传输晶体管高阈值、低漏电(即工作电压下的关态漏电流低)的特性，来降低光电二极管存储失真和信号的读取失真，以降低有源像素电路的读取噪声和功耗，同时利用所述其它mos晶体管低阈值、高漏电(即工作电压下的关态漏电流高，相应地，其导通电流大)的特性，来提高有源像素电路的读取速度。
2、由于相比现有的有源像素电路，可以仅将用作传输晶体管和/或复位晶体管的mos晶体管替换为高阈值电压、低漏电的mos晶体管，因此能够在提高图像传感器成像质量和读取速度的基础上，兼顾器件制造成本，方案实施和改造成本较低。
附图说明
图1是本发明一实施例的有源像素电路的结构示意图。
图2是本发明另一实施例的有源像素电路的结构示意图。
图3是本发明又一实施例的有源像素电路的结构示意图。
具体实施方式
现有的一种用于当前cmos图像传感器的4t有源像素电路，一般具有传输晶体管、复位晶体管、源极跟随晶体管和行选择晶体管，且这4颗晶体管(即4t)会选用4颗相同的nmos晶体管，因制造工艺的误差，这4颗晶体管仅仅是尺寸略有不同，但是其工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流相同。
上述的当前cmos图像传感器一般采用相关双采样技术，其在一个采样周期内通过同一路径(也称为公共读取路径)对同一个光电二极管输出的光电信号进行两次采样，分别采样输出信号的两个电平(通常一次是在光电二极管pd曝光积分时间开始时，另一次是在光电二极管pd曝光积分时间结束时)，并且使得两次采样时间之间的间隔远小于时间常数cron(ron为复位晶体管的导通电阻)，这样两次采样的噪声电压相差无几，两次采样的时间又是相关的，若将两次采样值相减，就基本消除了公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，得到信号电平的实际有效幅值。
发明人研究发现，上述的4t有源像素电路中，在传输晶体管关态下采样时部分电子会从光电二极管流入浮置扩散区(这是一种随机噪声)，由此导致cmos图像传感器的读取噪声无法进一步降低，而且，cmos图像传感器的读取速度越快，读取噪声就越高，即cmos图像传感器的读取噪声和电路的高速度需求不匹配。究其根本原因是上述的4t有源像素电路中的4颗mos晶体管仅仅是尺寸略有不同，工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流等电学性能基本相同。
上述问题还存在于采用3t有源像素电路、5t有源像素电路甚至具有更多数量的mos晶体管的有源像素电路的cmos图像传感器中。
基于此，本发明提供一种技术方案，其核心思想在于，在满足cmos图像传感器的读取噪声和电路读取速度相匹配的需求的同时，兼顾制造成本的考量，对传输晶体管、复位晶体管、源级跟随晶体管和行选择晶体管等进行针对性的定制，具体地，将现有的有源像素电路的各个mos晶体管中用作传输晶体管的mos晶体管改用高阈值电压、低漏电(即工作电压下的关态漏电流低)的mos晶体管，并将传输晶体管以外的其它所有mos晶体管改用低阈值电压或者常规阈值电压、高漏电(即工作电压下的关态漏电流较高，相应地，其导通电流较大)的mos晶体管，或者，将现有的有源像素电路的各个mos晶体管中用作传输晶体管的mos晶体管以及用作复位晶体管的mos晶体管一并改用高阈值电压、低漏电(即工作电压下的关态漏电流低)的mos晶体管，并将传输晶体管和复位晶体管以外的其它所有mos晶体管改用低阈值电压或者常规阈值电压、高漏电(即工作电压下的关态漏电流较高，相应地，其导通电流较大)的mos晶体管。即本发明的有源像素电路中，各个传输晶体管的阈值电压高于除各个传输晶体管以外的各个其它mos晶体管的阈值电压，各个传输晶体管工作电压下的关态漏电流小于除各个传输晶体管以外的各个其它mos晶体管工作电压下的关态漏电流。
由此，利用传输晶体管具有高阈值电压、低漏电的特点，可以避免因传输晶体管关态下漏电而导致部分电子从光电二极管流入浮置扩散区的问题，由此可以确保传输晶体管关态下采样时所采集到的读取噪声仅来自公共读取路径，进而既能消除公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，还能消除在传输晶体管关态下采样时因部分电子从光电二极管流入浮置扩散区而产生的随机噪声，由此改善光电二极管存储失真和公共读取路径的读取失真，使得cmos图像传感器具有更低的读取噪声，同时利用各个其它mos晶体管具有低或者常规阈值电压、高导通电流的特点，提升电路读取速度，进而最终使得cmos图像传感器的读取噪声和电路的高速度需求相匹配。
本发明还提供一种图像传感器，包括像素阵列和控制电路，所述像素阵列包括至少一个如本发明所述的有源像素电路，所述控制电路连接各个所述有源像素电路中相应的mos晶体管的栅端，以控制各个所述有源像素电路中相应的mos晶体管的导通(即开启状态，简称开态)或截止(即关断状态，简称关态)。
本发明还提供一种电子设备，包括如本发明所述的图像传感器以及用于处理所述图像传感器所采集的图像的图像处理器。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的技术方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，本发明一实施例提供一种3t有源像素电路，其具有光电二极管pd、传输晶体管tx、复位晶体管rx以及被复用的复用晶体管sx/dx。
可选地，传输晶体管tx、复位晶体管rx以及被复用的复用晶体管sx/dx均为nmos晶体管或者均为pmos晶体管。其中，当传输晶体管tx、复位晶体管rx以及被复用的复用晶体管sx/dx均为nmos晶体管时，光电二极管pd的阳极接地，光电二极管pd的阴极连接传输晶体管tx的源端，传输晶体管tx的漏端连接复位晶体管rx的源端以及复用晶体管sx/dx的栅端，传输晶体管tx的栅端接入控制电压信号vtx，复位晶体管rx的漏端接入较低的参考电压信号vref-low，复用晶体管sx/dx的漏端接入参考电压信号vref，参考电压信号vref通常高于系统工作电压信号vdd，复位晶体管rx的栅端接入复位电压信号vrx，复用晶体管sx/dx的源端为该3t有源像素电路的信号输出端。
其中，传输晶体管tx为高阈值、低漏电的mos晶体管，复位晶体管rx以及被复用的复用晶体管sx/dx为低阈值或常规阈值、大导通电流的mos晶体管。即传输晶体管tx的阈值电压分别高于复位晶体管rx和复用晶体管sx/dx的阈值电压，传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流分别低于复位晶体管rx和复用晶体管sx/dx工作电压下的关态漏电流，复位晶体管rx和复用晶体管sx/dx的导通电流均大于传输晶体管tx的导通电流。
作为一种示例，所述传输晶体管tx、所述复位晶体管rx、所述复用晶体管sx/dx的工作电压均在1.62～3.7v之间，且所述复位晶体管rx、所述复用晶体管sx/dx为相同的mos晶体管，两者主要是晶体管尺寸因制造工艺误差而略有不同，两者的工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流可以分别大致基本相同或者完全相同。
可选地，所述传输晶体管tx的阈值电压介于0.4v～1.0v。
可选地，所述复位晶体管rx、所述复用晶体管sx/dx的阈值电压均介于0.2v～0.8v。
可选地，所述传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流为0.1pa/μm～0.1na/μm。
可选地，所述复位晶体管rx、所述复用晶体管sx/dx在工作电压下的关态漏电流均为1pa/μm～100na/μm。
光电二极管pd用于感应入射光信号，并将其转化为电信号，所述传输晶体管tx用于传输所述光电二极管pd的信号，复位晶体管rx用于对所述有源像素电路复位。
本实施例中，当不需要该有源像素电路被选定时，使得复位电压信号vrx为高，复位晶体管rx导通(或者说开启)，并使得传输电压信号vtx为低，传输晶体管tx关断(或者说截止)，同时施加相应的参考电压vref-low到复位晶体管rx，且此时施加的该参考电压vref-low应足够低，以使复用晶体管sx/dx关断(或者说截止)，即此时，复用晶体管sx/dx能够起到行选择晶体管的作用，其使得该有源像素电路未被选定。当需要该有源像素电路被选定时，使得传输电压信号vtx为高，传输晶体管tx导通，此时光电二极管pd感应光信号而转换的光电信号能够通过传输晶体管tx输出，同时传输晶体管tx输出的信号使得复位晶体管rx的源端电位升高，复位晶体管rx关断，复用晶体管sx/dx导通(即开启)，此时，复用晶体管sx/dx既能够起到行选择晶体管的作用，使得该有源像素电路被选定，又能起到源极跟随晶体管(又称为电压缓冲器、源跟随器)的作用，来缓冲和输出所述传输晶体管tx输出的信号，进而使得该有源像素电路的输出端输出相应的电压信号vout，即此时有源像素电路的输出能被读出。
可选地，所述传输晶体管tx和所述复位晶体管rx的连接节点处还连接有浮置扩散区(未图示)。
本实施例的3t有源像素电路可以采用相关双采样技术，以进一步降低读取噪声，具体地工作原理如下：首先，复位晶体管rx和传输晶体管tx开启，光电二极管pd复位；然后，传输晶体管tx关断，光电二极管pd曝光，积分时间开始，并使得复位晶体管rx关断，以及，使得复用晶体管sx/dx管导通；之后，使得复位晶体管rx打开，使得复用晶体管sx/dx的栅端因充电而电位抬高至vref-low；在光电二极管pd曝光积分时间结束时，复位晶体管rx关断，同时以复用晶体管sx/dx作为源极跟随晶体管输出vref-low信号，进行第一次vout采样；随后使得传输晶体管先开启后关断，将光电二极管pd采集并转换的光电信号传递给复用晶体管sx/dx的栅端，并以复用晶体管sx/dx作为源极跟随晶体管输出该光电信号，进行第二次vout采样。两次采样的结果相减就基本消除了公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，得到信号电平的实际有效幅值。
本实施例的3t有源像素电路，可以利用传输晶体管高阈值、低漏电(即工作电压下关态漏电流低)的特性，避免在传输晶体管关态下采样时部分电子会从光电二极管流入浮置扩散区的问题，由此既能消除相关双采样技术中公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，又能减小采样结果中的随机噪声，进而降低光电二极管的存储失真和信号的读取失真，以降低有源像素电路的读取噪声和功耗，同时利用其它mos晶体管低阈值、导通电流大(即工作电压下关态漏电流高)的特性，来提高有源像素电路的读取速度。
在本发明的其他实施例的3t有源像素电路中，传输晶体管tx和复位晶体管rx可以均为高阈值、低漏电的mos晶体管，被复用的复用晶体管sx/dx为低阈值或常规阈值、大导通电流的mos晶体管。即传输晶体管tx和复位晶体管rx的阈值电压分别高于复用晶体管sx/dx的阈值电压，传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流和复位晶体管rx工作电压下的关态漏电流分别低于复用晶体管sx/dx工作电压下的关态漏电流，复用晶体管sx/dx的导通电流均大于传输晶体管tx和复位晶体管rx的导通电流。作为一种示例，所述传输晶体管tx和所述复位晶体管rx为相同的mos晶体管，两者主要是晶体管尺寸因制造工艺误差而略有不同，两者的工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流可以分别大致基本相同或者完全相同。
这种情况下的3t有源像素电路的工作原理与上述的只有传输晶体管rx为高阈值、低漏电的mos晶体管的3t有源像素电路的工作原理相同，且这种3t有源像素电路，可以同时利用传输晶体管tx和复位晶体管rx阈值电压较高且工作电压下的关态漏电流较低的特点，可以避免在传输晶体管tx和复位晶体管rx均处于关态下采样时部分电子从光电二极管流入浮置扩散区以及从复位晶体管rx流入浮置扩散区而导致采样结果失真的问题，由此既能消除相关双采样技术中公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，又能减小采样结果中的随机噪声，进而降低光电二极管的存储失真和信号的读取失真，以降低有源像素电路的读取噪声和功耗，同时利用其它mos晶体管低阈值、导通电流大(即工作电压下关态漏电流高)的特性，来提高有源像素电路的读取速度。
另外，需要说明的是，上述各实施例的3t有源像素电路中，由于在复位晶体管rx和传输晶体管tx开启，以使得光电二极管pd复位之后，且在进行第一次vout采样之前，需要使得复位晶体管rx先关断后开启(即打开)，以对复用晶体管sx/dx的栅端进行充电而电位抬高至vref-low，之后再次使得复位晶体管rx关断，因此，复位晶体管rx不仅会影响有源像素电路的读取噪声，还同时会影响有源像素电路的读取速度。显然，上述的同时将传输晶体管tx和复位晶体管rx替换为高阈值电压、低漏电的晶体管的方案，相比仅将传输晶体管tx替换为高阈值、低漏电的晶体管的方案，其因可以同时避免在传输晶体管tx和复位晶体管rx均处于关态下采样时部分电子从光电二极管流入浮置扩散区以及从复位晶体管rx流入浮置扩散区而导致采样结果失真的问题，因此读取噪声相对较低，但是其因复位晶体管rx的开关速度影响了复用晶体管sx/dx的开启速度，因此读取速度也相对较低。
请参考图2，本发明另一实施例提供一种4t有源像素电路，其具有光电二极管pd、传输晶体管tx、复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx。
本实施例的4t有源像素电路还包括浮置扩散区，其在图2中被等效成一个电容cfd，光电二极管pd的寄生电容在图2中被等效成一个电容cpd。
可选地，复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx为nmos晶体管。此时，光电二极管pd的阳极接地，光电二极管pd的阴极连接传输晶体管tx的源端，传输晶体管tx的漏端连接复位晶体管rx的源端、源极跟随晶体管dx的栅端以及浮置扩散区(即电容cfd的一端)，形成浮置扩散节点fd，传输晶体管tx的栅端接入控制电压信号vtx，复位晶体管rx的漏端以及源极跟随晶体管dx的漏端均接入工作电压信号vdd，源极跟随晶体管dx的源端连接行选择晶体管sx的漏端，行选择晶体管sx的栅端接入行选择电压信号vsx，行选择晶体管sx的源端为该4t有源像素电路的信号输出端。
其中，传输晶体管tx为高阈值、低漏电的mos晶体管，复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx均为低阈值或常规阈值的mos晶体管。即传输晶体管tx的阈值电压分别高于复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的阈值电压，传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流分别低于复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx工作电压下的关态漏电流。
作为一种示例，所述传输晶体管tx、复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的工作电压均在1.62v～3.7v之间。且所述复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx可以为相同的mos晶体管，三者主要是晶体管尺寸因制造工艺误差而略有不同，三者的工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流可以分别大致基本相同或者完全相同。
可选地，所述传输晶体管tx的阈值电压介于0.4v～1.0v。
可选地，复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的阈值电压均介于0.2v～0.8v。
可选地，所述传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流为0.1pa/μm～0.1na/μm。
可选地，复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx在工作电压下的关态漏电流均为1pa/μm～100na/μm。
光电二极管pd用于感应入射光信号，并将其转化为电信号，所述传输晶体管tx用于传输所述光电二极管pd的信号，复位晶体管rx用于对所述有源像素电路复位，所述源极跟随晶体管dx用于缓冲所述传输晶体管tx输出的信号,行选择晶体管sx用于使得所述源极跟随晶体管dx输出的信号被读出。
本实施例的4t有源像素电路可以采用相关双采样技术，其具体工作原理如下：首先，传输晶体管tx关断，光电二极管pd曝光，积分时间开始，并使得行选择晶体管sx导通，复位晶体管rx导通，对浮置扩散节点fd复位，相当于对寄生电容cfd充电，进而使得源极跟随晶体管dx的栅端因充电而电位抬高，源极跟随晶体管dx导通；之后，复位晶体管rx关断，浮置扩散节点fd的电压通过源极跟随晶体管dx向外传输，进行第一次vout采样；随后传输晶体管tx先导通后关断，将光电二极管pd采集并转换的光电信号传递给浮置扩散节点fd，浮置扩散节点fd的电压再次通过源极跟随晶体管dx向外传输，进行第二次vout采样。两次采样的结果相减就基本消除了公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，得到信号电平的实际有效幅值。
本实施例的4t有源像素电路，同样可以利用传输晶体管高阈值、低漏电的特性，避免在传输晶体管关态下采样时部分电子会从光电二极管流入浮置扩散区的问题，由此既能消除相关双采样技术中公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，又能减小采样结果中的随机噪声，进而降低光电二极管存储失真和信号的读取失真，以降低有源像素电路的读取噪声和功耗，同时利用其它mos晶体管低阈值、导通电流大的特性，来提高有源像素电路的读取速度。
在本发明的其他实施例的4t有源像素电路中，传输晶体管tx和复位晶体管rx可以均为高阈值、低漏电的mos晶体管，行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx均为低阈值或常规阈值、大导通电流的mos晶体管。即传输晶体管tx和复位晶体管rx的阈值电压分别高于行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的阈值电压，传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流和复位晶体管rx工作电压下的关态漏电流分别低于行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx工作电压下的关态漏电流，行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的导通电流均大于传输晶体管tx和复位晶体管rx的导通电流。作为一种示例，所述传输晶体管tx和所述复位晶体管rx为相同的mos晶体管，两者主要是晶体管尺寸因制造工艺误差而略有不同，两者的工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流可以分别大致基本相同或者完全相同。行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx为相同的mos晶体管，两者主要是晶体管尺寸因制造工艺误差而略有不同，两者的工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流可以分别大致基本相同或者完全相同。
这种情况下，可以同时利用传输晶体管tx和复位晶体管rx阈值电压较高且工作电压下的关态漏电流较低的特点，可以避免在传输晶体管tx和复位晶体管rx均处于关态下采样时部分电子从光电二极管流入浮置扩散区fd以及从复位晶体管rx流入浮置扩散区fd而导致采样结果失真的问题，由此既能消除相关双采样技术中公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，又能减小采样结果中的随机噪声，进而降低光电二极管的存储失真和信号的读取失真，以降低有源像素电路的读取噪声和功耗，同时利用其它mos晶体管低阈值、导通电流大(即工作电压下关态漏电流高)的特性，来提高有源像素电路的读取速度。
请参考图3，本发明另一实施例提供一种5t有源像素电路，其具有光电二极管pd、传输晶体管tx、复位晶体管rx、行选择晶体管sx、源极跟随晶体管dx以及曝光控制晶体管ex。
本实施例的5t有源像素电路还包括浮置扩散区，其在图3中被等效成一个电容cfd，光电二极管pd的寄生电容在图3中被等效成一个电容cpd。
可选地，复位晶体管rx、行选择晶体管sx、源极跟随晶体管dx和曝光控制晶体管ex均为nmos晶体管。此时，光电二极管pd的阳极接地，光电二极管pd的阴极连接传输晶体管tx的源端，传输晶体管tx的漏端连接复位晶体管rx的源端、源极跟随晶体管dx的栅端以及浮置扩散区(即电容cfd的一端)，形成浮置扩散节点fd，传输晶体管tx的栅端接入控制电压信号vtx，复位晶体管rx的漏端、源极跟随晶体管dx的漏端以及曝光控制晶体管ex的漏端均接入工作电压信号vdd，源极跟随晶体管dx的源端连接行选择晶体管sx的漏端，行选择晶体管sx的栅端接入行选择电压信号vsx，行选择晶体管sx的源端为该4t有源像素电路的信号输出端；曝光控制晶体管ex的源端接地，曝光控制晶体管ex的栅端接入一曝光控制信号vex。
其中，传输晶体管tx为高阈值、低漏电的mos晶体管，曝光控制晶体管ex、复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx均为低阈值或常规阈值的mos晶体管。即传输晶体管tx的阈值电压分别高于曝光控制晶体管ex、复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的阈值电压，传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流分别低于曝光控制晶体管ex、复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx工作电压下的关态漏电流。
作为一种示例，所述传输晶体管tx、复位晶体管rx、行选择晶体管sx、曝光控制晶体管ex以及源极跟随晶体管dx的工作电压均在1.62～3.7v之间。且所述复位晶体管rx、行选择晶体管sx、曝光控制晶体管ex以及源极跟随晶体管dx可以为相同的mos晶体管，四者主要是晶体管尺寸因制造工艺误差而略有不同，四者的工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流可以分别大致基本相同或者完全相同。
可选地，所述传输晶体管tx的阈值电压介于0.4v～1.0v。
可选地，曝光控制晶体管ex、复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的阈值电压均介于0.2v～0.8v。
可选地，所述传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流为0.1pa/μm～0.1na/μm。
可选地，曝光控制晶体管ex、复位晶体管rx、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx在工作电压下的关态漏电流均为1pa/μm～100na/μm。
光电二极管pd用于感应入射光信号，并将其转化为电信号，所述传输晶体管tx用于传输所述光电二极管pd的信号，复位晶体管rx用于对所述有源像素电路复位，所述源极跟随晶体管dx用于缓冲所述传输晶体管tx输出的信号,行选择晶体管sx用于使得所述源极跟随晶体管dx输出的信号被读出。曝光控制晶体管ex用于实现全局曝光功能。
本实施例的5t有源像素电路，同样可以采用相关双采样技术，具体工作原理与4t有源像素电路基本上相同，仅仅需要在相应的时序中增加控制曝光控制晶体管ex开启和关断的时序即可，在此不再详述。
本实施例的5t有源像素电路，利用传输晶体管高阈值、低漏电的特性，避免在传输晶体管tx处于关态下采样时部分电子从光电二极管流入浮置扩散区fd而导致采样结果失真的问题，由此既能消除相关双采样技术中公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，又能减小采样结果中的随机噪声，进而降低光电二极管存储失真和信号的读取失真，以降低有源像素电路的读取噪声和功耗，同时利用其它mos晶体管低阈值、导通电流大的特性，来提高有源像素电路的读取速度。另外，本实施例的5t有源像素电路，不仅可以实现相关双采样技术，而且由于增加了曝光控制晶体管ex，可以实现全局曝光功能，有利于进一步提高电路的读取速度。
在本发明的其他实施例的5t有源像素电路中，传输晶体管tx和复位晶体管rx可以均为高阈值、低漏电的mos晶体管，曝光控制晶体管ex、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx均为低阈值或常规阈值、大导通电流的mos晶体管。即传输晶体管tx和复位晶体管rx的阈值电压分别高于曝光控制晶体管ex、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的阈值电压，传输晶体管tx工作电压下的关态漏电流和复位晶体管rx工作电压下的关态漏电流分别低于曝光控制晶体管ex、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx工作电压下的关态漏电流，曝光控制晶体管ex、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx的导通电流均大于传输晶体管tx和复位晶体管rx的导通电流。作为一种示例，所述传输晶体管tx和所述复位晶体管rx为相同的mos晶体管，两者主要是晶体管尺寸因制造工艺误差而略有不同，两者的工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流可以分别大致基本相同或者完全相同。曝光控制晶体管ex、行选择晶体管sx以及源极跟随晶体管dx为相同的mos晶体管，三者主要是晶体管尺寸因制造工艺误差而略有不同，三者的工作电压、阈值电压和工作电压下的关态漏电流可以分别大致基本相同或者完全相同。
这种情况下，可以同时利用传输晶体管tx和复位晶体管rx阈值电压较高且工作电压下的关态漏电流较低的特点，可以避免在传输晶体管tx和复位晶体管rx均处于关态下采样时部分电子从光电二极管流入浮置扩散区fd以及从复位晶体管rx流入浮置扩散区fd而导致采样结果失真的问题，由此既能消除相关双采样技术中公共读取路径上的固定模式噪声以及复位晶体管和传输晶体管引入的热噪声等的干扰，又能减小采样结果中的随机噪声，进而降低光电二极管的存储失真和信号的读取失真，以降低有源像素电路的读取噪声和功耗，同时利用其它mos晶体管低阈值、导通电流大(即工作电压下关态漏电流高)的特性，来提高有源像素电路的读取速度。
需要说明的是，本发明的有源像素电路并不仅仅限定与上述的3t、4t、5t电路结构，还可以是具有6个mos晶体管甚至更多个mos晶体管的电路结构。在本发明的各种有源像素电路中，所有的mos晶体管可以均为nmos晶体管，也可以均为pmos晶体管，还可以是一部分是nmos晶体管，其余的是pmos晶体管，例如在5t有源像素电路中，复位晶体管rx和曝光控制晶体管ex可以选用pmos晶体管，其余mos晶体管均为nmos晶体管，复位晶体管rx和曝光控制晶体管ex这两个pmos管接入电路的方式可以相对上文中的nmos管接入电路的方式来进行适应性调整。此外，本发明的其他多个实施例中的有源像素电路，即使采用的晶体管数量相同，例如均为4t有源像素电路，也允许它们采用不同的工作时序来工作。
请参考图1至图3，本发明一实施例还提供一种图像传感器，其包括像素电路阵列以及控制电路，所述像素电路阵列具有图1至图3所示的有源像素电路中的至少一个。
本实施例还提供一种电子设备，其包括上述的图像传感器。
综上所述，本实施例的图像传感器和电子设备，由于采用了本发明的有源像素电路，其性能得到改善，能够满足微光探测和高速探测的需求。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的范围。
1.一种有源像素电路，具有光电二极管以及至少三个mos晶体管，至少一个所述mos晶体管作为传输晶体管，至少另一个所述mos晶体管作为复位晶体管，至少又一个mos晶体管作为其它晶体管，所述传输晶体管连接所述光电二极管并用于传输所述光电二极管的光电信号，所述复位晶体管连接相应的所述传输晶体管用于输出所述光电信号的一端，并用于对所述有源像素电路复位，其特征在于，各个所述传输晶体管的阈值电压高于各个所述其它mos晶体管的阈值电压，各个所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流小于各个所述其它mos晶体管工作电压下的关态漏电流。
2.如权利要求1所述的有源像素电路，其特征在于，各个所述复位晶体管的阈值电压高于各个所述其它mos晶体管的阈值电压，各个所述复位晶体管工作电压下的关态漏电流小于各个所述其它mos晶体管工作电压下的关态漏电流；或者，各个所述复位晶体管的阈值电压均小于各个所述传输晶体管的阈值电压，各所述复位晶体管工作电压下的关态漏电流大于各个所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流。
3.如权利要求2所述的有源像素电路，其特征在于各个所述其它mos晶体管中的至少一个作为源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管连接相应的所述传输晶体管用于输出所述信号的一端，用于缓冲所述传输晶体管输出的信号；和/或，各个所述其它mos晶体管中的至少另一个作为行选择晶体管，连接所述源极跟随晶体管并使得所述源极跟随晶体管输出的信号被读出。
4.如权利要求3所述的有源像素电路，其特征在于，所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源极跟随晶体管和所述行选择晶体管均为nmos晶体管或者均为pmos晶体管。
5.如权利要求3所述的有源像素电路，其特征在于，所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源极跟随晶体管和所述行选择晶体管的工作电压均在1.62v～3.7v之间。
6.如权利要求1所述的有源像素电路，其特征在于，所述有源像素电路还包括浮置扩散区，所述浮置扩散区连接所述传输晶体管用于输出信号的一端，并用于根据所述传输晶体管输出的电荷量，感生出相应的电压信号。
7.如权利要求1-6中任一项所述的有源像素电路，其特征在于，所述传输晶体管的阈值电压介于0.4v～1.0v，和/或，各个所述其它mos晶体管的阈值电压介于0.2v～0.8v。
8.如权利要求1-6中任一项所述的有源像素电路，其特征在于，所述传输晶体管工作电压下的关态漏电流为0.1pa/μm～0.1na/μm；和/或，各个所述其它晶体管工作电压下的关态漏电流均为1pa/μm～100na/μm。
9.一种图像传感器，其特征在于，包括像素阵列和控制电路，所述像素阵列包括至少一个如权利要求1-8中任一项所述的有源像素电路，所述控制电路连接各个所述有源像素电路中相应的mos晶体管的栅端，以控制各个所述有源像素电路中相应的mos晶体管的导通或截止。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的图像传感器。
技术总结