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This paper proposes a novel complementary metal oxide semiconductor (CMOS) active pixel sensor (APS) and presents its performancecharacteristics. The proposed APS exhibits a linear-logarithmic response, which is simulated using a standard 0.35-μm CMOSprocess. To maintain high sensitivity and improve the dynamic range (DR) of the proposed APS at low and high-intensity light, respectively,two additional nMOSFETs are integrated into the structure of the proposed APS, along with a photogate. The applied photogatevoltage reduces the sensitivity of the proposed APS in the linear response regime. Thus, the conversion gain of the proposed APSchanges from high to low owing to the addition of the capacitance of the photogate to that of the sensing node. Under high-intensitylight, the integrated MOSFETs serve as voltage-light dependent active loads and are responsible for logarithmic compression. The DRof the proposed APS can be improved on the basis of the logarithmic response. Furthermore, the reference voltages enable the tuningof the sensitivity of the photodetector, as well as the DR of the APS.
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G. G. Storm / 2004 / Combined linear-logarithmic CMOS image sensor / IEEE ISSCC Dig. Tech. : 112 ~ 116
H. Abe / 2004 / Device technologies for high quality and smaller pixel in CCD and CMOS image sensors / IEDM Tech. Dig. : 989 ~ 992
H. Takahashi / 2004 / A 3. 9-μm pixel pitch VGA format 10-b digital output CMOS image sensor with 1. 5 transistor/pixel / IEEE Journal of Solid-State Circuits 39 (12) : 2417
K. Mabuchi / 2004 / CMOS image sensors comprised of floating diffusion driving pixels with buried photodiode / IEEE Journal of Solid-State Circuits 39 (12) : 2408 ~ 2416
M. Ikebe / 2007 / A Wide-Dynamic-Range Compression Image Sensor With Negative-Feedback Resetting / IEEE Sensors Journal 7 (5) : 897 ~ 904
H. Abe / 2004 / Device technologies for high quality and smaller pixel in CCD and CMOS image sensors / IEDM Tech. Dig. : 989 ~ 992
H. Takahashi / 2004 / A 3. 9-μm pixel pitch VGA format 10-b digital output CMOS image sensor with 1. 5 transistor/pixel / IEEE Journal of Solid-State Circuits 39 (12) : 2417
K. Mabuchi / 2004 / CMOS image sensors comprised of floating diffusion driving pixels with buried photodiode / IEEE Journal of Solid-State Circuits 39 (12) : 2408 ~ 2416
M. Ikebe / 2007 / A Wide-Dynamic-Range Compression Image Sensor With Negative-Feedback Resetting / IEEE Sensors Journal 7 (5) : 897 ~ 904
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