Un sensor de píxeles activos ( APS ) es un sensor de imagen , inventado por Peter JW Noble en 1968, donde cada celda unitaria del sensor de píxeles tiene un fotodetector (normalmente un fotodiodo fijado ) y uno o más transistores activos . [1] [2] En un sensor de píxeles activos semiconductor de óxido metálico (MOS), se utilizan transistores de efecto de campo MOS (MOSFET) como amplificadores . Hay diferentes tipos de APS, incluidos los primeros NMOS APS y los ahora mucho más comunes APS complementarios MOS (CMOS), también conocidos como sensor CMOS . Los sensores CMOS se utilizan en tecnologías de cámaras digitales , como cámaras de teléfonos móviles , cámaras web , la mayoría de las cámaras digitales de bolsillo modernas, la mayoría de las cámaras réflex digitales de lente única (DSLR), cámaras de lentes intercambiables sin espejo (MILC), [ cita necesaria ] e imágenes sin lentes. para las células. [3]
Los sensores CMOS surgieron como una alternativa a los sensores de imagen de dispositivos de carga acoplada (CCD) y finalmente se vendieron más que ellos a mediados de la década de 2000. [4]
El término sensor de píxeles activo también se utiliza para referirse al propio sensor de píxeles individual, a diferencia del sensor de imagen. [5] En este caso, el sensor de imagen a veces se denomina generador de imágenes con sensor de píxeles activo , [6] o sensor de imagen de píxeles activos . [7]
Mientras investigaban la tecnología de semiconductores de óxido metálico (MOS), Willard Boyle y George E. Smith se dieron cuenta de que se podía almacenar una carga eléctrica en un pequeño condensador MOS , que se convirtió en el componente básico del dispositivo de par de carga (CCD), que inventaron en 1969. [8] [9] Un problema con la tecnología CCD era su necesidad de una transferencia de carga casi perfecta en la lectura, lo que "hace que su radiación [¿tolerancia?] sea 'suave', difícil de usar en condiciones de poca luz, " Difícil de fabricar en matrices de gran tamaño, difícil de integrar con la electrónica en el chip , difícil de usar a bajas temperaturas, difícil de usar a altas velocidades de cuadros y difícil de fabricar en materiales distintos del silicio que extienden la respuesta de longitud de onda". [1]
En RCA Laboratories , un equipo de investigación que incluía a Paul K. Weimer , WS Pike y G. Sadasiv propuso en 1969 un sensor de imagen de estado sólido con circuitos de escaneo que utilizan transistores de película delgada (TFT), con una película fotoconductora utilizada para el fotodetector . [10] [11] Richard F. Lyon demostró en 1981 un generador de imágenes MOSFET (NMOS) de canal N "principalmente digital" de baja resolución con amplificación intrapíxel, para una aplicación de ratón óptico . [12] Otro tipo de La tecnología de sensor de imagen que está relacionada con el APS es la matriz de plano focal infrarrojo híbrido (IRFPA), [1] diseñada para operar a temperaturas criogénicas en el espectro infrarrojo . Los dispositivos son dos chips que se ensamblan como un sándwich: un chip contiene elementos detectores fabricados en InGaAs o HgCdTe , y el otro chip suele estar hecho de silicio y se utiliza para leer los fotodetectores. La fecha exacta de origen de estos dispositivos está clasificada, pero ya estaban en uso a mediados de los años 1980. [ cita necesaria ]
Un elemento clave del sensor CMOS moderno es el fotodiodo fijo (PPD). [2] Fue inventado por Nobukazu Teranishi , Hiromitsu Shiraki y Yasuo Ishihara en NEC en 1980, [2] [13] y luego informado públicamente por Teranishi e Ishihara con A. Kohono, E. Oda y K. Arai en 1982, con la adición de una estructura anti- floración . [2] [14] El fotodiodo fijado es una estructura de fotodetector con bajo retraso , bajo ruido , alta eficiencia cuántica y baja corriente oscura . [2] La nueva estructura de fotodetector inventada en NEC recibió el nombre de "fotodiodo fijado" (PPD) por BC Burkey en Kodak en 1984. En 1987, el PPD comenzó a incorporarse a la mayoría de los sensores CCD, convirtiéndose en un elemento fijo en el vídeo electrónico de consumo. cámaras y luego cámaras fotográficas digitales . Desde entonces, el PPD se ha utilizado en casi todos los sensores CCD y luego en los sensores CMOS. [2]
El precursor del APS fue el sensor de píxeles pasivos (PPS), un tipo de matriz de fotodiodos (PDA). [2] Un sensor de píxeles pasivos consta de píxeles pasivos que se leen sin amplificación , y cada píxel consta de un fotodiodo y un interruptor MOSFET . [15] En una matriz de fotodiodos, los píxeles contienen una unión pn , un condensador integrado y MOSFET como transistores de selección . G. Weckler propuso una matriz de fotodiodos en 1968, anterior al CCD. [1] Esta fue la base del PPS, [2] que tenía elementos sensores de imagen con transistores de selección en píxeles, propuesto por Peter JW Noble en 1968, [16] [2] [10] y por Savvas G. Chamberlain en 1969. [17]
Se estaban investigando sensores de píxeles pasivos como una alternativa de estado sólido a los dispositivos de imágenes de tubos de vacío . [ cita necesaria ] El sensor de píxeles pasivos MOS utilizó solo un simple interruptor en el píxel para leer la carga integrada del fotodiodo. [18] Los píxeles se dispusieron en una estructura bidimensional, con un cable de habilitación de acceso compartido por píxeles en la misma fila y un cable de salida compartido por columna. Al final de cada columna había un transistor. Los sensores de píxeles pasivos adolecían de muchas limitaciones, como mucho ruido , lectura lenta y falta de escalabilidad . [ cita necesaria ] Las primeras matrices de fotodiodos (décadas de 1960 y 1970) con transistores de selección dentro de cada píxel, junto con circuitos multiplexores en chip , eran imprácticamente grandes. El ruido de las matrices de fotodiodos también fue una limitación para el rendimiento, ya que la capacitancia del bus de lectura de fotodiodos resultó en un mayor nivel de ruido de lectura. El muestreo doble correlacionado (CDS) tampoco se podría utilizar con una matriz de fotodiodos sin memoria externa . En la década de 1970 no era posible fabricar sensores de píxeles activos con un tamaño de píxel práctico, debido a la limitada tecnología de microlitografía de la época. [1] Debido a que el proceso MOS era tan variable y los transistores MOS tenían características que cambiaban con el tiempo ( inestabilidad V ), la operación en el dominio de carga del CCD era más fabricable y de mayor rendimiento que los sensores de píxeles pasivos MOS. [ cita necesaria ]
El sensor de píxeles activos consta de píxeles activos, cada uno de los cuales contiene uno o más amplificadores MOSFET que convierten la carga fotogenerada en voltaje, amplifican el voltaje de la señal y reducen el ruido. [15] El concepto de un dispositivo de píxeles activos fue propuesto por Peter Noble en 1968. Creó conjuntos de sensores con amplificadores de lectura MOS activos por píxel, esencialmente en la configuración moderna de tres transistores: la estructura de fotodiodo enterrado, el transistor de selección y el MOS. amplificador. [19] [16]
El concepto de píxel activo MOS fue implementado como dispositivo de modulación de carga (CMD) por Olympus en Japón a mediados de la década de 1980. Esto fue posible gracias a los avances en la fabricación de dispositivos semiconductores MOSFET , donde el escalamiento de los MOSFET alcanzó niveles de micras más pequeñas y luego submicrónicas durante la década de 1980 y principios de la de 1990. [1] [20] El primer MOS APS fue fabricado por el equipo de Tsutomu Nakamura en Olympus en 1985. El término sensor de píxeles activo (APS) fue acuñado por Nakamura mientras trabajaba en el sensor de píxeles activos CMD en Olympus. [21] El generador de imágenes CMD tenía una estructura APS vertical, que aumenta el factor de relleno (o reduce el tamaño del píxel) al almacenar la carga de la señal debajo de un transistor NMOS de salida. Pronto siguieron otras empresas japonesas de semiconductores con sus propios sensores de píxeles activos desde finales de los 80 hasta principios de los 90. Entre 1988 y 1991, Toshiba desarrolló el sensor de " transistor de superficie flotante de doble puerta ", que tenía una estructura APS lateral, y cada píxel contenía una fotopuerta MOS de canal enterrado y un amplificador de salida PMOS . Entre 1989 y 1992, Canon desarrolló el sensor de imagen almacenada en base (BASIS), que utilizaba una estructura APS vertical similar al sensor Olympus, pero con transistores bipolares en lugar de MOSFET. [1]
A principios de la década de 1990, las empresas estadounidenses comenzaron a desarrollar prácticos sensores de píxeles activos MOS. En 1991, Texas Instruments desarrolló el sensor CMD a granel (BCMD), que se fabricó en la sucursal japonesa de la compañía y tenía una estructura APS vertical similar al sensor CMD de Olympus, pero era más complejo y usaba transistores PMOS en lugar de NMOS. [2]
Desde finales de los 80 hasta principios de los 90, el proceso CMOS estaba bien establecido como un proceso de fabricación de semiconductores estable y bien controlado y era el proceso básico para casi todos los microprocesadores y lógicos . Hubo un resurgimiento en el uso de sensores de píxeles pasivos para aplicaciones de imágenes de gama baja, [22] mientras que los sensores de píxeles activos comenzaron a usarse para aplicaciones de alta función de baja resolución, como la simulación de retina [23] y partículas de alta energía. detectores. Sin embargo, los CCD continuaron teniendo un ruido temporal y un ruido de patrón fijo mucho más bajos y fueron la tecnología dominante para aplicaciones de consumo como videocámaras y cámaras de transmisión , donde estaban desplazando a los tubos de las cámaras de video .
En 1993, el primer APS práctico fabricado con éxito fuera de Japón se desarrolló en el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA , que fabricó un APS compatible con CMOS. Tenía una estructura APS lateral similar al sensor Toshiba, pero estaba fabricado con transistores CMOS en lugar de PMOS. [1] Fue el primer sensor CMOS con transferencia de carga intrapíxel . [2]
En 1999, Hyundai Electronics anunció la producción comercial de un sensor de imagen CMOS en color de 800x600 basado en píxeles de 4T con un fotodiodo fijado de alto rendimiento con ADC integrados y fabricado en un proceso DRAM básico de 0,5 um.
Los sensores CMOS de Photobit llegaron a las cámaras web fabricadas por Logitech e Intel , antes de que Micron Technology comprara Photobit en 2001. El mercado inicial de sensores CMOS fue liderado inicialmente por fabricantes estadounidenses como Micron y Omnivision, lo que permitió a Estados Unidos recuperar brevemente una parte del mercado general de sensores de imagen de Japón, antes de que el mercado de sensores CMOS finalmente quedara dominado por Japón, Corea del Sur y China. [24] El sensor CMOS con tecnología PPD fue mejorado y perfeccionado por RM Guidash en 1997, K. Yonemoto y H. Sumi en 2000 e I. Inoue en 2003. Esto llevó a que los sensores CMOS alcanzaran un rendimiento de imagen a la par de los sensores CCD. , y luego superando los sensores CCD. [2]
En el año 2000, los sensores CMOS se utilizaban en una variedad de aplicaciones, incluidas cámaras de bajo costo, cámaras para PC , fax , multimedia , seguridad , vigilancia y videoteléfonos . [25]
La industria del vídeo cambió a las cámaras CMOS con la llegada del vídeo de alta definición (vídeo HD), ya que la gran cantidad de píxeles requeriría un consumo de energía significativamente mayor con los sensores CCD, lo que sobrecalentaría y agotaría las baterías. [24] Sony en 2007 comercializó sensores CMOS con un circuito de conversión A/D de columna original, para un rendimiento rápido y con poco ruido, seguido en 2009 por el sensor CMOS retroiluminado (sensor BI), con el doble de sensibilidad que los sensores de imagen convencionales. . [26]
Los sensores CMOS tuvieron un impacto cultural significativo, lo que llevó a la proliferación masiva de cámaras digitales y teléfonos con cámara , lo que impulsó el auge de las redes sociales y la cultura de las selfies , e impactó los movimientos sociales y políticos en todo el mundo. [24] En 2007, las ventas de sensores CMOS de píxeles activos habían superado a los sensores CCD, y los sensores CMOS representaban el 54% del mercado mundial de sensores de imagen en ese momento. En 2012, los sensores CMOS aumentaron su cuota de mercado hasta el 74%. En 2017, los sensores CMOS representan el 89% de las ventas mundiales de sensores de imagen. [27] En los últimos años, [ ¿cuándo? ] La tecnología del sensor CMOS se ha extendido a la fotografía de formato medio y Phase One fue el primero en lanzar un respaldo digital de formato medio con un sensor CMOS fabricado por Sony.
En 2012, Sony presentó el sensor CMOS BI apilado . [26] Se han llevado a cabo varias actividades de investigación en el campo de los sensores de imagen. Uno de ellos es el sensor de imagen cuántica (QIS), que podría suponer un cambio de paradigma en la forma en que recopilamos imágenes en una cámara. En el QIS, el objetivo es contar cada fotón que incide en el sensor de imagen y proporcionar una resolución de menos de 1 millón a mil millones o más de fotoelementos especializados (llamados jotas) por sensor, y leer cientos o miles de planos de jotas. de veces por segundo, lo que da como resultado terabits/seg de datos. La idea de QIS está en su infancia y es posible que nunca se haga realidad debido a la complejidad innecesaria que se necesita para capturar una imagen [28]
Boyd Fowler de OmniVision es conocido por su trabajo en el desarrollo de sensores de imagen CMOS. Sus contribuciones incluyen el primer sensor de imagen CMOS de píxeles digitales en 1994; el primer sensor de imagen CMOS lineal científico con ruido de lectura RMS de un solo electrón en 2003; el primer sensor de imagen CMOS de varios megapíxeles en el área científica con alto rango dinámico simultáneo (86 dB), lectura rápida (100 fotogramas/segundo) y ruido de lectura ultrabajo (1.2e-RMS) (sCMOS) en 2010. También patentó el Primer sensor de imagen CMOS para radiografías dentales interorales con esquinas recortadas para mayor comodidad del paciente. [29] [30]
A finales de la década de 2010, los sensores CMOS habían reemplazado en gran medida, si no completamente, a los sensores CCD, ya que los sensores CMOS no solo se pueden fabricar en líneas de producción de semiconductores existentes, lo que reduce los costos, sino que también consumen menos energía, solo por nombrar algunas ventajas. (vea abajo)
Los dispositivos HV-CMOS son un caso especial de sensores CMOS ordinarios utilizados en aplicaciones de alto voltaje (para la detección de partículas de alta energía ) como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN , donde es necesario un voltaje de ruptura alto de hasta ~30-120 V. [31] Sin embargo, estos dispositivos no se utilizan para conmutación de alto voltaje. [31] Los HV-CMOS generalmente se implementan mediante una zona de agotamiento dopada con n (pozo n) de ~10 μm de profundidad de un transistor en un sustrato de oblea tipo p . [31]
Los píxeles APS resuelven los problemas de velocidad y escalabilidad del sensor de píxeles pasivos. Generalmente consumen menos energía que los CCD, tienen menos retraso de imagen y requieren instalaciones de fabricación menos especializadas. A diferencia de los CCD, los sensores APS pueden combinar la función del sensor de imagen y las funciones de procesamiento de imágenes dentro del mismo circuito integrado . Los sensores APS han encontrado mercados en muchas aplicaciones de consumo, especialmente en teléfonos con cámara . También se han utilizado en otros campos, incluida la radiografía digital , la adquisición de imágenes militares a ultra alta velocidad, cámaras de seguridad y ratones ópticos . Los fabricantes incluyen Aptina Imaging (spinout independiente de Micron Technology , que compró Photobit en 2001), Canon , Samsung , STMicroelectronics , Toshiba , OmniVision Technologies , Sony y Foveon , entre otros. Los sensores APS tipo CMOS suelen ser adecuados para aplicaciones en las que el empaquetado, la gestión de energía y el procesamiento en chip son importantes. Los sensores tipo CMOS se utilizan ampliamente, desde fotografía digital de alta gama hasta cámaras de teléfonos móviles. [ cita necesaria ]
Una ventaja principal de un sensor CMOS es que normalmente es menos costoso de producir que un sensor CCD, ya que los elementos de captura y detección de imágenes se pueden combinar en el mismo IC, lo que requiere una construcción más simple. [32]
Un sensor CMOS también suele tener un mejor control del florecimiento (es decir, del sangrado de la carga fotográfica de un píxel sobreexpuesto a otros píxeles cercanos).
En los sistemas de cámara de tres sensores que utilizan sensores separados para resolver los componentes rojo, verde y azul de la imagen junto con prismas divisores de haz, los tres sensores CMOS pueden ser idénticos, mientras que la mayoría de los prismas divisores requieren que uno de los sensores CCD tenga ser [ dudoso – discutir ] una imagen especular de las otras dos para leer la imagen en un orden compatible. A diferencia de los sensores CCD, los sensores CMOS tienen la capacidad de invertir el direccionamiento de los elementos del sensor. Existen sensores CMOS con una velocidad de película de ISO 4 millones. [33]
Dado que un sensor CMOS normalmente captura una fila a la vez en aproximadamente 1/60 o 1/50 de segundo (dependiendo de la frecuencia de actualización), puede producirse un efecto de " obturador enrollable ", en el que la imagen está sesgada (inclinada hacia la izquierda). o hacia la derecha, dependiendo de la dirección de la cámara o del movimiento del sujeto). Por ejemplo, al seguir un automóvil que se mueve a alta velocidad, el automóvil no se distorsionará, pero el fondo parecerá inclinado. Un sensor CCD de transferencia de cuadros o un sensor CMOS de "obturador global" no tiene este problema; en lugar de eso, captura la imagen completa de una sola vez en un almacén de marcos.
Una ventaja de larga data de los sensores CCD ha sido su capacidad para capturar imágenes con menor ruido . [34] Con las mejoras en la tecnología CMOS, esta ventaja se ha cerrado a partir de 2020, con sensores CMOS modernos disponibles capaces de superar a los sensores CCD. [35]
El circuito activo de los píxeles CMOS ocupa un área de la superficie que no es sensible a la luz, lo que reduce la eficiencia de detección de fotones del dispositivo ( las microlentes y los sensores retroiluminados pueden mitigar este problema). Pero el CCD de transferencia de cuadros también tiene aproximadamente la mitad del área no sensible de los nodos de almacenamiento de cuadros, por lo que las ventajas relativas dependen de qué tipos de sensores se comparen. [ cita necesaria ]
El píxel CMOS APS estándar consta de un fotodetector ( fotodiodo fijado ), [2] una difusión flotante y la llamada celda 4T que consta de cuatro transistores CMOS ( semiconductores de óxido metálico complementario ) , incluida una puerta de transferencia , una puerta de reinicio y una puerta de reinicio. puerta de selección y transistor de lectura seguidor de fuente. [36] El fotodiodo fijado se usó originalmente en CCD de transferencia entre líneas debido a su baja corriente oscura y buena respuesta azul, y cuando se combina con la puerta de transferencia, permite la transferencia completa de carga desde el fotodiodo fijado a la difusión flotante (que además está conectado a la puerta del transistor de lectura) eliminando el retraso. El uso de transferencia de carga intrapíxel puede ofrecer un menor ruido al permitir el uso de muestreo doble correlacionado (CDS). El píxel Noble 3T todavía se utiliza a veces ya que los requisitos de fabricación son menos complejos. El píxel 3T comprende los mismos elementos que el píxel 4T excepto la puerta de transferencia y el fotodiodo. El transistor de reinicio, M rst , actúa como un interruptor para restablecer la difusión flotante a V RST , que en este caso se representa como la puerta del transistor M sf . Cuando se enciende el transistor de reinicio, el fotodiodo se conecta efectivamente a la fuente de alimentación, V RST , limpiando toda la carga integrada. Dado que el transistor de reinicio es de tipo n , el píxel opera en reinicio suave. El transistor de lectura, Msf , actúa como un buffer (específicamente, un seguidor de fuente ), un amplificador que permite observar el voltaje del píxel sin eliminar la carga acumulada. Su fuente de alimentación, V DD , normalmente está vinculada a la fuente de alimentación del transistor de reinicio V RST . El transistor seleccionado, M sel , permite que la electrónica de lectura lea una sola fila de la matriz de píxeles. También existen otras innovaciones de los píxeles como los píxeles 5T y 6T. Al agregar transistores adicionales, son posibles funciones como la persiana global, a diferencia de la persiana enrollable más común. Para aumentar las densidades de píxeles, se pueden emplear lecturas compartidas de fila compartida, de cuatro y de ocho vías, y otras arquitecturas. Una variante del píxel activo 3T es el sensor Foveon X3 inventado por Dick Merrill . En este dispositivo, se apilan tres fotodiodos uno encima del otro utilizando técnicas de fabricación plana., teniendo cada fotodiodo su propio circuito 3T. Cada capa sucesiva actúa como un filtro para la capa debajo de ella, cambiando el espectro de luz absorbida en capas sucesivas. Al desconvolucionar la respuesta de cada detector en capas, se pueden reconstruir las señales roja, verde y azul. [ cita necesaria ]
Una matriz bidimensional típica de píxeles se organiza en filas y columnas. Los píxeles de una fila determinada comparten líneas de restablecimiento, de modo que se restablece una fila completa a la vez. Las líneas de selección de fila de cada píxel de una fila también están unidas. Las salidas de cada píxel en cualquier columna determinada están unidas. Dado que sólo se selecciona una fila en un momento dado, no se produce competencia por la línea de salida. Otros circuitos amplificadores suelen estar en forma de columnas. [ cita necesaria ]
El tamaño del sensor de píxeles suele indicarse en altura y anchura, pero también en formato óptico . [ cita necesaria ]
Hay dos tipos de estructuras de sensores de píxeles activos (APS), el APS lateral y el APS vertical. [1] Eric Fossum define el APS lateral de la siguiente manera:
Una estructura APS lateral se define como aquella que tiene parte del área de píxeles utilizada para la fotodetección y almacenamiento de señales, y la otra parte se utiliza para los transistores activos. La ventaja de este enfoque, en comparación con un APS integrado verticalmente, es que el proceso de fabricación es más simple y altamente compatible con los procesos de dispositivos CMOS y CCD de última generación. [1]
Fossum define el APS vertical de la siguiente manera:
Una estructura APS vertical aumenta el factor de relleno (o reduce el tamaño del píxel) al almacenar la carga de la señal debajo del transistor de salida. [1]
Para aplicaciones como la obtención de imágenes de rayos X digitales de gran superficie , también se pueden utilizar transistores de película delgada (TFT) en la arquitectura APS. Sin embargo, debido al mayor tamaño y la menor ganancia de transconductancia de los TFT en comparación con los transistores CMOS, es necesario tener menos TFT en píxeles para mantener la resolución y calidad de la imagen en un nivel aceptable. Se ha demostrado que una arquitectura APS/PPS de dos transistores es prometedora para APS que utilizan TFT de silicio amorfo . En la arquitectura APS de dos transistores de la derecha, T AMP se utiliza como amplificador conmutado que integra funciones de M sf y M sel en el APS de tres transistores. Esto da como resultado una reducción del número de transistores por píxel, así como una mayor ganancia de transconductancia de píxeles. [37] Aquí, C pix es la capacitancia de almacenamiento de píxeles, y también se utiliza para acoplar capacitivamente el pulso de direccionamiento de "Lectura" a la puerta de T AMP para la conmutación ON-OFF. Estos circuitos de lectura de píxeles funcionan mejor con detectores fotoconductores de baja capacitancia, como el selenio amorfo .
Se han propuesto y fabricado muchos diseños de píxeles diferentes. El píxel estándar utiliza la menor cantidad de cables y la menor cantidad posible de transistores, lo más compactos posibles para un píxel activo. Es importante que el circuito activo de un píxel ocupe el menor espacio posible para dejar más espacio para el fotodetector. Un recuento elevado de transistores perjudica el factor de relleno, es decir, el porcentaje del área de píxeles que es sensible a la luz. El tamaño de píxel se puede cambiar por cualidades deseables como reducción de ruido o retraso de imagen reducido. El ruido es una medida de la precisión con la que se puede medir la luz incidente. El retraso se produce cuando quedan rastros de un fotograma anterior en fotogramas futuros, es decir, el píxel no se restablece por completo. La variación del ruido de voltaje en un píxel de reinicio suave (regulado por voltaje de puerta) es , pero el retraso de la imagen y el ruido de patrón fijo pueden ser problemáticos. En electrones rms, el ruido es .
Restablecimiento completo El píxel mediante restablecimiento completo produce un ruido de Johnson-Nyquist en el fotodiodo de o , pero evita el retraso de la imagen, a veces una compensación deseable. Una forma de utilizar el restablecimiento completo es reemplazar M primero con un transistor tipo p e invertir la polaridad de la señal RST. La presencia del dispositivo tipo p reduce el factor de llenado, ya que se requiere espacio adicional entre los dispositivos p y n; también elimina la posibilidad de utilizar el transistor de reinicio como un drenaje antidesbordamiento, que es un beneficio comúnmente explotado del FET de reinicio de tipo n. Otra forma de lograr un restablecimiento completo, con el FET tipo n, es reducir el voltaje de V RST en relación con el voltaje de encendido de RST. Esta reducción puede reducir el espacio libre o la capacidad de carga completa, pero no afecta el factor de llenado, a menos que V DD se enrute en un cable separado con su voltaje original. [ cita necesaria ]
Técnicas como el reinicio por descarga, el reinicio pseudo-flash y el reinicio de difícil a suave combinan reinicio por software y por hardware. Los detalles de estos métodos difieren, pero la idea básica es la misma. Primero, se realiza un restablecimiento completo, eliminando el retraso de la imagen. A continuación, se realiza un reinicio por software, lo que provoca un reinicio con poco ruido sin agregar ningún retraso. [38] El reinicio pseudo-flash requiere separar V RST de V DD , mientras que las otras dos técnicas agregan circuitos de columna más complicados. Específicamente, el restablecimiento pseudo-flash y el restablecimiento difícil de realizar agregan transistores entre las fuentes de alimentación de los píxeles y el VDD real . El resultado es un espacio libre más bajo, sin afectar el factor de relleno. [ cita necesaria ]
Un diseño de píxeles más radical es el píxel de reinicio activo. El reinicio activo puede dar como resultado niveles de ruido mucho más bajos. La compensación es un esquema de reinicio complicado, así como un píxel mucho más grande o un circuito adicional a nivel de columna. [ cita necesaria ]
