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摘要
针对应用于物联网及人工智能等领域的CMOS图像传感器功耗受限于传统高压四管钳位光电二极管（Four Transistors Pinned Photodiode,4T-PPD）有源像素的问题，设计了低压4T-PPD有源像素。首先，基于热扩散、自诱导漂移及边缘场漂移理论，分析了PPD内部电荷转移机制的理论。其次，基于理论分析提出了用五指形像素层取代传统方形像素层，以解决低压PPD内部电荷不完全转移引起的图像拖尾。CMOS图像传感器采用0.11μm 1P3M标准CMOS工艺流片，测试结果表明：设计的五指形4T-PPD有源像素在低压1.5 V下，与传统方形像素相比残余电荷下降了80%，满阱容量为4 928e-，动态范围可达67.3 dB，随机噪声仅为1.55e-rms，性能指标可与传统高压4T-PPD有源像素相比拟。
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单位中国科学院大学; 上海韦尔半导体股份有限公司; 中国科学院微电子研究所
