用于高灵敏度辐射感测的电路的制作方法

本公开内容涉及用于高灵敏度辐射感测的电路。该电路可以用于在诸如环境光感测、接近感测和闪烁检测的应用中使用的辐射传感器。

背景技术：

1、诸如智能电话的现代消费电子产品越来越多地实现各种传感器。例如，这样的传感器可以包括环境光传感器、接近传感器、被配置成检测环境光中的闪烁的传感器等。

2、这样的传感器可能需要满足与准确性、灵敏度以及特别是信噪比有关的严格要求。

3、例如，在诸如oled屏下应用的一些应用中，传感器可能经受非常低水平的入射辐射，从而使得难以实现对入射辐射水平进行准确检测。

4、此外，实现能够满足严格的精确度和灵敏度要求的传感器，同时还考虑与成本、小型化、功率限制以及底层设备制造技术的基本限制有关的进一步要求，这正变得越来越困难。

5、可以使用用于检测入射辐射的光电二极管实现一些传感器。然而，光电二极管和其中实现光电二极管的电路，也已知在它们的感测能力方面表现出局限性。例如，已知光电二极管容易泄漏，其可表现为可测量的“暗电流”，该电流可能影响辐射水平的绝对测量。

6、此外，尽管可以实现高度准确的测量电路系统(circuitry)以测量由入射在光电二极管上的辐射引起的光电流，但此类电路系统也会引入误差。例如，来自相邻电路系统的串扰以及任何杂散电容(诸如在电路系统的组件中或任何互连线中的寄生电容)可以影响电路的整体性能。

7、因此，期望实现适用于诸如环境光感测和接近感测的应用中的准确辐射感测并且能够满足与灵敏度和信噪比等有关的严格要求的电路。

8、因此，本公开内容的至少一个方面的至少一个实施方式的目的是消除或至少减轻现有技术的上述已确认的缺点中的至少一个。

技术实现思路

1、本公开内容涉及用于高灵敏度辐射感测的并且适合在诸如环境光感测、接近感测和闪烁检测的应用中使用的电路。根据本公开内容的第一方面，提供了一种用于感测辐射的电路，该电路包括：第一晶体管，其能够被配置成将电路节点处的电压电平复位至电压基准；测量电路系统，其被配置成测量电路节点处的电压电平；至少一个光电二极管，其被配置成响应于在积分时段期间入射到光电二极管上的辐射而改变电路节点处的电压电平；以及处理电路系统，其被配置成控制第一晶体管以将电路节点处的电压电平复位，并且随后将测量电路系统配置成在积分时段开始和结束时测量电压电平。

2、有利地，通过在积分时段开始和结束时测量电压电平，可以将诸如由于暗电流可能引入的系统误差之类的误差考虑在内。因此，可以对入射辐射的强度进行极高灵敏度的测量。

3、处理电路系统可以被配置成基于积分时段开始和结束时的电压电平之间的差来确定入射辐射的强度。

4、有利地，通过基于差来确定入射辐射的强度，例如，从积分时段结束时的测量电压电平中减去该差，可以将诸如由于光电二极管的泄漏引起的误差或由于可能促成“暗电流”的其他因素引起的误差考虑在内。

5、至少一个光电二极管可以包括岛状光电二极管。

6、有利地，岛状光电二极管可以表现出极低的电容。因此，可以最大化电路的灵敏度。此外，可以将来自光电二极管的泄漏最小化，从而致使入射辐射强度的测量的误差减少。

7、电路可以包括电容器，电容器具有耦接至电路节点的第一端子和耦接至电压基准的第二端子。

8、有利地，在电路中包括电容器可以提供用于更准确地提供与由光电二极管中的光电效应生成的电荷量对应的可测量电压电平的手段。此外，这样的电容器可以帮助确保在满足信噪比要求的同时实现足够的灵敏度。

9、电路可以包括由处理电路系统控制的并且可以配置成将至少一个光电二极管与测量电路系统隔离的第二晶体管。

10、处理电路系统可以被配置成确定在至少一个光电二极管与测量电路系统隔离的情况下以及在至少一个光电二极管不与测量电路系统隔离的情况下由测量电路系统对电压电平进行的测量之间的差。

11、有利地，通过将至少一个光电二极管与测量电路系统隔离，测量电路系统可以被配置成执行考虑电路中的误差(例如，系统误差)的测量。随后可以从使用光电二极管对辐射强度进行的测量中减去这样测量的误差。

12、电路可以包括误差放大器电路，该误差放大器电路被配置成将跨至少一个光电二极管的偏压最小化。

13、有利地，通过将跨至少一个光电二极管的偏压最小化，可以将来自光电二极管的泄漏电流最小化，从而减少电路中的误差并且增加入射辐射的测量的灵敏度和精确度。

14、电路可以包括第三晶体管。误差放大器电路的输出可以耦接至第三晶体管的栅极。第三晶体管的源极可以耦接至至少一个光电二极管的阴极。第三晶体管的漏极可以耦接至电路节点。在一些实施方式中，第三晶体管的源极可以经由至少一个其它晶体管耦接至至少一个光电二极管的阴极，例如另一晶体管可以存在于第三晶体管的源极与至少一个光电二极管的阴极之间的路径中，如下文更详细描述的。

15、第三晶体管的源极处的电压电平可以对应于至少一个光电二极管的阴极处的电压电平，例如考虑到跨可能处于第三晶体管的源极与至少一个光电二极管的阴极之间的路径中的任何晶体管的任何电压降。

16、有利地，这种布置使得误差放大器能够校正可能跨光电二极管存在的偏压。此外，通过使误差放大器耦接至第三晶体管的栅极，防止误差放大器将电流朝向电路节点驱动。也就是说，误差放大器可以被配置成将跨至少一个光电二极管的偏压保持为零伏特或接近零伏特，而不从其汲取任何电流。

17、误差放大器电路可以被配置成在第三晶体管的栅极处提供负电压。

18、在一些实施方式中，当考虑到误差放大器的输出与至少一个光电二极管的阴极之间的电路内可能存在的任何电压降时，可能需要驱动略微负的电压以完全移除来自跨至少一个光电二极管的偏压。

19、误差放大器电路的第一输入可以耦接至至少一个光电二极管的阳极。误差放大器电路的第二输入可以耦接至阴极。在一些实施方式中，误差放大器电路的第二输入可以经由在误差放大器电路的第二输入与阴极之间的路径中的一个或更多个晶体管耦接至阴极。也就是说，考虑到跨可以存在于误差放大器的第二输入与阴极之间的路径中的任何晶体管的任何电压降，误差放大器电路的第二输入处的电压电平可以对应于阴极处的电压电平。

20、电路可以包括被配置为源极跟随器的第四晶体管。第四晶体管的栅极可以耦接至电路节点。第四晶体管的源极可以耦接至测量电路系统。

21、处理电路系统可以包括被配置成限定积分时段的定时器。

22、根据本公开内容的第二方面，提供一种用于感测辐射的电路，该电路包括：至少一个光电二极管，其被配置成响应于在积分时段期间入射到光电二极管上的辐射而改变电路节点处的电压电平；测量电路系统，其被配置成测量电路节点处的电压电平；第一晶体管，其能够被配置成将至少一个光电二极管与测量电路系统隔离；以及处理电路系统，其被配置成：确定在至少一个光电二极管与测量电路系统隔离的情况下以及在至少一个光电二极管不与测量电路系统隔离的情况下由测量电路系统对电压电平进行的测量之间的差；并且基于从积分时段结束时测量的电压电平中减去差来确定入射辐射的强度。

23、电路可以包括第二晶体管，该第二晶体管能够被配置成将电路节点处的电压电平复位至电压基准。

24、处理电路系统可以被配置成控制第二晶体管以将电路节点处的电压电平复位，并且随后将测量电路系统配置成在积分时段开始和结束时测量电压电平。

25、处理电路系统可以被配置成基于积分时段开始和结束时的电压电平之间的差来确定入射辐射的强度。

26、至少一个光电二极管可以包括岛状光电二极管。

27、电路可以包括电容器，该电容器具有耦接至电路节点的第一端子和耦接至电压基准的第二端子。

28、电路可以包括误差放大器电路，该误差放大器电路被配置成将跨至少一个光电二极管的偏压最小化。

29、电路可以包括第三晶体管。误差放大器电路的输出可以耦接至第三晶体管的栅极。第三晶体管的源极可以耦接至至少一个光电二极管的阴极。第三晶体管的漏极可以耦接至电路节点。

30、误差放大器电路可以被配置成在第三晶体管的栅极处提供负电压。

31、误差放大器电路的第一输入可以耦接至至少一个光电二极管的阳极。误差放大器电路的第二输入可以耦接至阴极。

32、电路可以包括被配置为源极跟随器的第四晶体管。第四晶体管的栅极可以耦接至电路节点。第四晶体管的源极可以耦接至测量电路系统。

33、处理电路系统可以包括被配置成限定积分时段的定时器。

34、根据本公开内容的第三方面，提供一种用于感测辐射的电路，该电路包括：至少一个光电二极管，其被配置成响应于在积分时段期间入射到光电二极管上的辐射而改变电路节点处的电压电平；测量电路系统，其被配置成测量电路节点处的电压电平；误差放大器电路，其被配置成在积分时段期间将跨至少一个光电二极管的偏压最小化；以及处理电路系统，其被配置成控制测量电路系统以在积分时段结束时测量电压电平。

35、电路可以包括第一晶体管，该第一晶体管可以被配置成将电路节点处的电压电平复位至电压基准。

36、处理电路系统可以被配置成控制第一晶体管以将电路节点处的电压电平复位，并且随后将测量电路系统配置成在积分时段开始和结束时测量电压电平。

37、处理电路系统可以被配置成基于在积分时段开始和结束时的电压电平之间的差来确定入射辐射的强度。

38、至少一个光电二极管可以包括岛状光电二极管。

39、电路可以包括电容器，该电容器具有耦接至电路节点的第一端子和耦接至电压基准的第二端子。

40、电路可以包括第二晶体管，第二晶体管由处理电路系统控制并且可以被配置成将至少一个光电二极管与测量电路系统隔离。

41、处理电路系统可以被配置成确定在至少一个光电二极管与测量电路系统隔离的情况下以及在至少一个光电二极管不与测量电路系统隔离的情况下由测量电路系统对电压电平进行的测量之间的差。

42、电路可以包括第三晶体管。误差放大器电路的输出可以耦接至第三晶体管的栅极。第三晶体管的源极可以耦接至至少一个光电二极管的阴极。第三晶体管的漏极可以耦接至电路节点。

43、误差放大器电路可以配置成在第三晶体管的栅极处提供负电压。

44、误差放大器电路的第一输入可以耦接至至少一个光电二极管的阳极。误差放大器电路的第二输入耦接至阴极。

45、电路可以包括被配置为源极跟随器的第四晶体管。第四晶体管的栅极可以耦接至电路节点。第四晶体管的源极可以耦接至测量电路系统。

46、处理电路系统可以包括被配置成限定积分时段的定时器。

47、根据本公开内容的第三方面，提供了一种包括根据上述方面中的任一方面的电路的装置。该装置被配置用于以下各项中的至少一项：环境光感测；接近感测；或闪烁检测。

48、该装置可以是通信设备。该装置可以是以下之一：智能电话；蜂窝电话；平板电脑；膝上型电脑。

49、电路可以耦接至处理器和/或存储设备。

50、该装置可以包括led显示器。

51、电路的至少一个光电二极管可以设置在led显示器的辐射发射表面的后方，并且被配置成接收传播穿过led显示器的辐射。

52、上述
技术实现要素：
旨在仅仅是示例性的而非限制性的。本公开内容包括单独的或各种组合的一个或更多个对应方面、实施方式或特征，无论是否特别说明(包括要求保护)这些组合的或单独的对应方面、实施方式或特征。应当理解，上面根据本公开内容的任何方面或下面与本公开内容的任何具体实施方式有关的任何方面限定的特征可以在任何其他方面或实施方式中单独地使用或与任何其他限定的特征结合地使用，或形成本公开内容的另一方面或实施方式。