本發(fā)明涉及電子元件矩陣的可靠性的增強(qiáng)和用于定位矩陣中故障的方法。本發(fā)明在成像設(shè)備中，更具體地在實(shí)現(xiàn)圖像捕捉的檢測器中尤其有用。

背景技術(shù)：
這類設(shè)備包括大量稱為像素的感測點(diǎn)，通常組織為矩陣或帶狀。在圖像檢測器中，像素是檢測器的基本感測單元。每個(gè)像素將其受到的諸如電磁輻射的入射信號轉(zhuǎn)換為電信號。在讀出階段過程中連續(xù)收集由矩陣的各個(gè)像素發(fā)出的電信號，以便可以處理并存儲(chǔ)它們以形成圖像。可以在像素內(nèi)對來自每個(gè)像素的信號進(jìn)行數(shù)字化，在此情況下像素傳遞數(shù)字信息，或者也可以在像素的下游執(zhí)行數(shù)字化，像素于是傳遞模擬信息。像素例如由光敏面和電子電路組成，光敏面?zhèn)鬟f作為其接收光子流的函數(shù)的電荷的電流，電子電路用于處理這一電流。光敏面通常包括光敏元件或者光電檢測器，其例如可以是光電二極管、光敏電阻或光電晶體管。光電檢測器連接到像素內(nèi)的電路，即布置在讀總線的上游，后者能夠收集來自相鄰像素的信息。通常，以每個(gè)像素的讀取收到組織的方式來控制像素與讀總線之間的連接。因此，像素包括光電檢測器以及布置在所述連接的上游的電子元件。存在大尺寸的光敏矩陣，其可以占有數(shù)百萬個(gè)像素。輻射檢測器可以用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中或工業(yè)領(lǐng)域中無損測試的領(lǐng)域中的成像電離輻射，具體地是X-或Y-輻射，用于檢測放射學(xué)圖像。光敏元件使得可以檢測到可見或近可見的電磁輻射。這些元件對于入射到檢測器上的輻射是不敏感的或者敏感性較差。為此，使用中常常包括稱為閃爍器的輻射轉(zhuǎn)換器，其將例如X射線的入射輻射轉(zhuǎn)換為像素中光敏元件敏感的波長段中的輻射?？商鎿Q的方案包括由執(zhí)行X射線到電荷的直接轉(zhuǎn)換的另一材料來制成光敏元件。這樣的情況例如是其中由碲化鎘(CdTe)制成的第一像素化基底逐個(gè)像素地連接到CMOS讀出電路的矩陣，其從而不再具有檢測功能。每個(gè)像素均由可以由相對復(fù)雜的電子元件的塊組成。這個(gè)塊連接到矩陣的行和列的陣列。這些行和列確保由像素檢測的信息的必要偏置、控制和輸出路徑。矩陣中的故障會(huì)影響行和列的陣列(短路或開路)或者電子元件的塊的內(nèi)部。當(dāng)所謂的關(guān)鍵元件，即比更標(biāo)準(zhǔn)的元件具有更高的故障風(fēng)險(xiǎn)的元件結(jié)合在像素中時(shí)，塊的故障的風(fēng)險(xiǎn)增大。例如這些可以是利用某些特定技術(shù)工藝的元件，或者使用特定表面的元件：例如高電容量電容器可以使用薄電介質(zhì)膜，其會(huì)存在局部缺陷，或者甚至大面積的缺陷，于是在此情況下，其在制造期間存在受到灰塵影響的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，由于像素的數(shù)量增加，像素故障的風(fēng)險(xiǎn)也增大。為了減小這一風(fēng)險(xiǎn)，可以以高于最低設(shè)計(jì)規(guī)則的安全性的裕度來設(shè)計(jì)塊內(nèi)的元件或連接。然而，這限制了每個(gè)像素可接受的元件的數(shù)量，以及因此可實(shí)現(xiàn)的操作。盡管如此，會(huì)容許隔離的像素中的故障。例如，在圖像檢測器中，當(dāng)像素有故障時(shí)，可以通過平均由臨近像素發(fā)出的信息項(xiàng)來重構(gòu)丟失的信息。然而，隔離的像素中的故障，例如短路，會(huì)破壞一行或列中的臨近像素，或者甚至妨礙矩陣的整體操作。為了避免這一故障擴(kuò)散，已經(jīng)做出努力來定位有缺陷的像素，以便通過切斷將受影響的塊連接到行或列總線的連接來隔離它們，通常是借助于激光發(fā)射。然而，這一技術(shù)有若干限制?！て涫歉郊拥募夹g(shù)步驟，需要設(shè)備和時(shí)間，因此帶來費(fèi)用。·使用激光發(fā)射預(yù)先假定已知故障像素的位置。然而，在故障引發(fā)電源損壞的情況下，故障在糾正之前會(huì)引發(fā)大部分矩陣的，或者甚至整個(gè)矩陣的功能性喪失。因此定位是困難的或者不可能的?！な褂眉す獍l(fā)射要求提供專用于激光切割的空間。這因此占用了像素中的空間?！た梢栽诠S中使用激光發(fā)射，但實(shí)際上在銷售之后是不切實(shí)際的。因此它不能用于應(yīng)對在設(shè)備使用壽命期間出現(xiàn)的故障。作為激光發(fā)射的可替換方案，可以使用結(jié)合在每個(gè)像素中的熔斷器。其限制與激光發(fā)射一樣多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于通過提供包括具有電子元件的若干塊的設(shè)備來減輕上述的全部或一些問題，將這些塊組織為矩陣，在該設(shè)備中可以對每一塊的獨(dú)立斷開連接進(jìn)行編程。為此，本發(fā)明的一個(gè)主題是一種電子成像設(shè)備，包括若干像素，每個(gè)所述像素均包括具有電子元件的第一塊，所述第一塊組織為矩陣并由鏈路連結(jié)到所述矩陣的行總線和列總線，以允許針對每個(gè)所述第一塊的包括捕獲階段、讀出階段和復(fù)位到零階段的名義操作，對每個(gè)所述第一塊進(jìn)行通電和控制，其特征在于，每個(gè)所述像素還包括與所述第一塊相關(guān)聯(lián)的可編程模塊，用于使所述第一塊從所述行總線和所述列總線中的至少一條斷開連接，并且其特征在于，用于斷開連接的每個(gè)所述可編程模塊包括具有可編程電子元件的第二塊以及至少一個(gè)開關(guān)，所述至少一個(gè)開關(guān)由所述第二塊引導(dǎo)并且使得將與所述第二塊相關(guān)聯(lián)的第一塊與所述行總線和所述列總線中的所述至少一條總線隔離成為可能，并且其特征在于，所述第二塊旨在在所述名義操作以外進(jìn)行編程以在所述設(shè)備的存儲(chǔ)器中保留隔離與所述第二塊(M(i，j))相關(guān)聯(lián)的所述第一塊的順序。本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種方法，用于定位根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的故障，故障出現(xiàn)在一個(gè)第一塊中，導(dǎo)致若干第一塊中的普遍故障，所述方法的特征在于包括：·步驟(1)：使受普遍故障影響的所有第一塊斷開連接，·步驟(2)：重新連接斷開連接的第一塊，直至普遍故障出現(xiàn)，·步驟(3)：在一旦重新連接即使得普遍故障出現(xiàn)的塊中識別出受所述普遍故障影響的所述第一塊。附圖說明在閱讀借助示例給出的實(shí)施例的詳細(xì)說明后，將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其他的優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得明顯，示例的說明由附圖示出，在附圖中：圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的圖示，包括組織為矩陣的幾個(gè)第一塊的電子元件，以及可編程模塊，用于第一塊的斷開連接；圖2示出屬于用于斷開連接的可編程模塊的示例性的第二塊的電子元件的圖示；圖3示出與由第二塊控制的電子開關(guān)相關(guān)聯(lián)的示例性第一塊的圖示；圖4示出圖3中第一塊的第一變型的圖示；圖5示出圖3中第一塊的第二變型的圖示。出于清楚的原因，在多個(gè)附圖中為相同的單元給出相同的標(biāo)記。具體實(shí)施方式圖1示出電子設(shè)備的圖示，為了易于理解，其由兩行和兩列的矩陣構(gòu)成。形成四個(gè)像素，它們有利地是相同的，每個(gè)像素處于行與列的交叉點(diǎn)。當(dāng)然，實(shí)際的矩陣通常大得多。每個(gè)像素均包括電子元件的塊A(i,j)，能夠?qū)嵤┫袼氐拿x操作。(i,j)表示像素在矩陣中的坐標(biāo)，i對應(yīng)行，j對應(yīng)列。例如，當(dāng)設(shè)備是圖像檢測器時(shí)，每個(gè)像素都包括光敏元件，能夠產(chǎn)生作為其受到的電磁輻射的函數(shù)的電信號。以更普遍的方式，表達(dá)“名義操作”應(yīng)理解為意指在未受故障干擾時(shí)電子元件塊執(zhí)行的操作。為了操作，每個(gè)塊A(i,j)都需要電源，其可以是所有塊A(i,j)共有的，例如正電源Vdd和負(fù)或地電源Vss?？梢杂尚锌偩€、列總線或選通門來傳輸電源。在圖1中，為該示例選擇了由行總線傳輸?shù)碾娫措妷篤dd，以及由列總線傳輸?shù)碾娫措妷篤ss。在操作中，每個(gè)塊A(i,j)會(huì)需要其它總線，例如用于其選擇、用于收集信息、或者同樣用于某些控制，諸如復(fù)位到零或相位選擇、諸如像素的獲取或讀取。圖1作為示例示出由每個(gè)塊A(i,j)使用的三條行總線L_i2、L_i3和L_i4，以及兩條列總線C_j2和C_j3?？偩€的數(shù)量取決于每個(gè)塊A(i,j)的復(fù)雜性。術(shù)語“總線”表示電導(dǎo)體。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)像素都包括可編程模塊，用于塊與至少一條總線斷開連接。這些模塊包括與每個(gè)第一塊A(i,j)相關(guān)聯(lián)的第二塊M(i,j)的可編程電子元件。設(shè)備包括旨在用于在矩陣中尋址用于斷開連接的可編程模塊的至少一條總線，和旨在用于編程用于斷開連接的可編程模塊的總線。更明確地，每個(gè)塊M(i,j)都鏈接到行總線L_i1和列總線C_j1，允許對其尋址。每個(gè)塊M(i,j)還鏈接到行總線E_i，允許對其編程?？商鎿Q地，這一編程可以借助于列總線來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)可編程塊M(i,j)都使得可以將相關(guān)聯(lián)的塊A(i,j)與在其名義操作期間所鏈接的各個(gè)總線斷開連接。具體地，在每個(gè)像素內(nèi)部，可以由受到相關(guān)聯(lián)的塊M(i,j)控制的開關(guān)斷開塊A(i,j)與鏈接該塊A(i,j)的一條總線之間的每個(gè)連接。換句話說，塊M(i,j)引導(dǎo)開關(guān)，使得可以將塊A(i,j)與矩陣的剩余部分隔離。塊M(i,j)與允許其操作的總線組成用于控制矩陣的操作的單元。它們使得可以容許塊A(i,j)中的故障，但不管怎樣它們必須自身不包含故障，或者盡可能地少。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)需要引入塊M(i,j)和若干用于尋址和編程的總線。這些增加只有在塊A(i,j)比塊M(i,j)明顯復(fù)雜的情況下才呈現(xiàn)出實(shí)際的益處，因此必須以盡可能好的設(shè)計(jì)規(guī)則來制成它們：大且間隔良好的元件。換句話說，塊M(i,j)必須比塊A(i,j)更加顯著地可靠。這一可靠性可以由兩個(gè)故障之間的平均時(shí)間來確定(MTBF或“故障間平均時(shí)間”)。期望由塊M(i,j)和鏈接它們的總線組成的組件盡可能地安全可靠，即它必須是最小的，且盡可能獨(dú)立于塊A(i,j)及其控制。然而，有時(shí)必須做出折衷，例如允許對塊A(i,j)尋址的行總線有時(shí)可以與選擇塊M(i,j)的行總線合并。這同樣適用于針對塊A(i,j)和塊M(i,j)的電壓電源。在所示示例中，將塊A(i,j)和塊M(i,j)鏈接到相同電壓電源總線Vdd和Vss。完全有可能將塊A(i,j)的電壓電源總線與塊M(i,j)的電壓電源總線分離，以便改善塊M(i,j)的獨(dú)立性。為了產(chǎn)生盡可能最簡單的塊M(i,j)，期望編程盡可能地最簡單，如有可能減少到單項(xiàng)二進(jìn)制信息。結(jié)果，如果塊M(i,j)必須能夠?qū)⑹苡绊懙膲KA(i,j)與若干總線斷開連接，則實(shí)現(xiàn)這些斷開連接的開關(guān)組的控制是單一的。在使用塊M(i,j)的期間，將不可能在要斷開連接的總線中進(jìn)行選擇。相反，在設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中，有可能選擇塊A(i,j)與其連接到的總線之間的期望斷開的那些鏈路。例如，有可能在塊A(i,j)與傳送電壓Vdd的總線之間設(shè)置單一的開關(guān)。換句話說，可編程模塊僅允許正電源Vdd的斷開連接。這一解決方案使得可以最大程度地簡化用于斷開連接的可編程模塊，并且在塊A(i,j)的設(shè)計(jì)導(dǎo)致當(dāng)所考慮的塊A(i,j)不再鏈接到其電壓Vdd時(shí)到其它總線的鏈路趨向于地電位的情況下是適合的。相反，電源Vdd的中斷可以導(dǎo)致其他總線上的隨機(jī)漂移。在此情況下，優(yōu)選地提供塊A(i,j)的完全隔離。換句話說，可編程模塊允許旨在用于所考慮的塊A(i,j)的名義操作的所有總線的斷開連接。對于光敏矩陣，通常順序地執(zhí)行捕獲階段、讀出階段和復(fù)位到零階段。在與設(shè)備的名義操作的其他階段分開的專用階段中對塊M(i,j)進(jìn)行編程。在這一編程階段以外，塊M(i,j)在其存儲(chǔ)器中保留隔離相關(guān)聯(lián)的塊A(i,j)的順序，并可以以靜態(tài)方式偏置開關(guān)的控制。因此可以以低能耗或速度限制來設(shè)計(jì)它們。一個(gè)塊A(i,j)上的故障可以導(dǎo)致若干塊A(i,j)的電源的故障，例如一行或一列的所有塊A(i,j)或者甚至矩陣的所有塊A(i,j)。在現(xiàn)有技術(shù)中難以定位有故障的塊A(i,j)。通過實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的用于斷開連接的可編程模塊可以定位這一故障。一種用于定位出現(xiàn)在塊A(i,j)中的并導(dǎo)致若干塊A(i,j)上的普遍故障的故障的方法在于首先斷開所有受所述普遍故障影響的塊A(i,j)的連接。這一斷開連接可以在受影響的行或列上進(jìn)行，或者在整個(gè)矩陣上進(jìn)行。接下來，重新連接該斷開連接的塊A(i,j)，直至普遍故障出現(xiàn)，以便識別使普遍故障出現(xiàn)的有故障的塊A(i,j)。換句話說，在成像設(shè)備中，一個(gè)像素上的故障可以傳播到若干其他臨近像素。用于定位故障的方法在于斷開所有受故障影響的像素的連接，隨后重新連接該斷開連接的像素，直至普遍故障出現(xiàn)，以便識別使普遍故障出現(xiàn)的有故障像素?？梢灾鹨贿M(jìn)行斷開連接的塊A(i,j)的重新連接，直至普遍故障出現(xiàn)。于是將塊A(i,j)識別為使普遍故障出現(xiàn)的最后重新連接的塊A(i,j)?？商鎿Q地，可以借助二分法進(jìn)行。更明確地，借助子集重新連接該斷開連接的塊。例如，可以定義基數(shù)的兩個(gè)子集為包含最初斷開連接的塊A(i,j)的集合的基數(shù)的大約一半。接下來，識別使普遍故障出現(xiàn)的子集。接下來，重復(fù)該方法的第一步驟，但僅斷開識別的子集的塊的連接，再一次以子集按照該方法的步驟順序進(jìn)行，減小子集的基數(shù)，直至識別出有故障的塊A(i,j)。這一可替換方案的方法實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜，但使得可以更快地達(dá)到有故障的塊A(i,j)的識別。圖2示出塊M(i,j)的示例圖示，包括用于實(shí)施其在矩陣中的尋址的模塊，和用于引導(dǎo)允許相關(guān)聯(lián)的塊A(i,j)與其鏈接到的各個(gè)總線斷開連接的開關(guān)的模塊。在這個(gè)示例中，塊M(i,j)包括AND門和觸發(fā)器D。AND門的兩個(gè)輸入鏈接到兩條總線L_i1和C_j1。AND門在行總線L_i1和列總線C_j1上傳送的邏輯信息項(xiàng)上執(zhí)行邏輯“AND”運(yùn)算，以便對塊M(i,j)尋址。AND門的輸出鏈接到觸發(fā)器D的時(shí)鐘輸入。觸發(fā)器D的輸入D鏈接到總線E_i，以便接收用以斷開相關(guān)聯(lián)的塊A(i,j)的連接的控制命令。觸發(fā)器D的輸出Q或引導(dǎo)開關(guān)，使得可以將塊A(i,j)與矩陣的剩余部分隔離。圖3示出示例性塊A(i,j)的圖示，其與電子開關(guān)相關(guān)聯(lián)，電子開關(guān)允許其與矩陣的總線斷開連接。在這個(gè)示例中，塊A(i,j)包含：·子塊B(i,j)，大致地，提供電壓信息。當(dāng)設(shè)備是圖像檢測器時(shí)，電壓信息例如是與由像素接收的光照成比例的電壓。當(dāng)然可以將圖2中的圖置換為像素，該像素在總線上傳送數(shù)字信息項(xiàng)，或者在一系列輸出總線上傳送數(shù)字、模擬或混合信息項(xiàng)?！る妷焊S器級，由兩個(gè)NMOS型晶體管M1和M2組成，晶體管M2的柵極鏈接到固定電壓V0，以使得晶體管M2作為電流源工作。電壓V0在此由列總線傳送。·PMOSM3和NMOSM4型雙開關(guān)，將列總線Col_j2與形成在前的跟隨器級的輸出的兩個(gè)晶體管M1和M2的公共點(diǎn)相鏈接。當(dāng)行總線L_i2在邏輯高下啟動(dòng)時(shí)，開關(guān)M4處于導(dǎo)通狀態(tài)。·反相器，由NMOSM6和PMOSM5型的兩個(gè)晶體管組成。這個(gè)反相器使得可以在塊A(i,j)中產(chǎn)生用于開關(guān)M3的反相控制，允許其與開關(guān)M4同時(shí)導(dǎo)通。根據(jù)本發(fā)明，由圖2中所示的塊M(i,j)引導(dǎo)的開關(guān)布置在塊A(i,j)的每個(gè)輸出與這些輸出連接到的行或列總線之間。因此增加了：·NMOS型開關(guān)MI2，在將晶體管M2的源極鏈接到傳輸電位Vss的總線的鏈路中?！MOS型開關(guān)MI4，在將晶體管M4的漏極鏈接到列總線Col_j2的鏈路中?！MOS型開關(guān)MI7，在將晶體管M2的柵極鏈接到傳輸電壓V0的列總線的鏈路中?！MOS型開關(guān)MI1，在將晶體管M1的漏極鏈接到電位Vdd的鏈路中。·PMOS型開關(guān)MI3，在將晶體管M3的源極鏈接到列Col_j2的鏈路中?！MOS型MI5和PMOS型MI6的雙開關(guān)，將晶體管M4、M5和M6的柵極鏈接到列總線L_i2。例如如圖2所示，NMOS型晶體管由塊M(i,j)的輸出Q引導(dǎo)。PMOS型晶體管由相同塊M(i,j)的輸出引導(dǎo)。根據(jù)布置這些開關(guān)的鏈路的電壓電平來做出NMOS與PMOS型開關(guān)之間的選擇。NMOS型晶體管適合于低電位，當(dāng)其柵極處于高電平時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。相反，PMOS型晶體管適合于高電位，當(dāng)其柵極處于低電平時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。NMOS型和PMOS型的雙開關(guān)可以同時(shí)使高低電位通過。應(yīng)注意，NMOS型晶體管是負(fù)型IG-FET晶體管，PMOS型晶體管是正型IG-FET晶體管。圖4示出在前所示的塊A(i,j)的第一變型的圖示。在圖3的示例中，如果塊A(i,j)有故障，則把將其鏈接到行和列總線的開關(guān)組設(shè)定為關(guān)斷狀態(tài)。于是使得塊A(i,j)浮置，避免這一情況，對于控制設(shè)備中的所有電壓是期望的。為了避免使得塊A(i,j)浮動(dòng)，設(shè)備包括：與每個(gè)塊A(i,j)相關(guān)聯(lián)的、用于將斷開的鏈路重新連接到固定電壓的可編程模塊。為此，可以將以反相引導(dǎo)的一個(gè)開關(guān)連結(jié)到每個(gè)開關(guān)MI1到MI7，并將浮置的塊A(i,j)的輸出鏈路連接到例如電壓Vss的固定電壓。另一個(gè)電壓的選擇當(dāng)然也是可能的。在圖4中，增加了六個(gè)NMOS型開關(guān)MJ1、MJ2、MJ3、MJ4、MJ5和MJ7。這些開關(guān)是N型的，并將塊A(i,j)的輸出鏈路連接到電壓Vss，因此其柵極控制是然而，當(dāng)然可以通過將塊A(i,j)的輸出鏈路連接到比Vss高的電壓而將此置換到使用由輸出Q控制的PMOS型開關(guān)的圖中。圖5示出在前所示的塊A(i,j)的第二變型的圖示。這個(gè)變型使得可以減輕用于塊A(i,j)的斷開連接的可編程模塊的任何可能的故障。如上所見的，必須以最佳設(shè)計(jì)規(guī)則來產(chǎn)生塊M(i,j)和引導(dǎo)它們的總線，以改善這些單元的可靠性。另一個(gè)故障風(fēng)險(xiǎn)影響開關(guān)MIx或MJx，x表示受影響的開關(guān)的標(biāo)識的數(shù)字部分。具體地，在其柵極與其源極或其漏極之間會(huì)存在漏電(或短路)。這樣的故障首先使得塊M(i,j)在僅僅無需任何功耗的情況下先驗(yàn)地提供它們以偏置晶體管柵極時(shí)消耗功率，并且其次會(huì)將電流注入到塊A(i,j)的輸出總線中，例如是總線Col_j1，并因此污染了來自臨近像素的信息。為了避免此，應(yīng)注意在導(dǎo)通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)下總是以靜態(tài)方式偏置開關(guān)MIx或MJx，除了在編程階段過程中，編程階段會(huì)比矩陣的正常讀取時(shí)間長得多。因此可以在塊A(i,j)的輸出Q和與開關(guān)MIx的柵極之間串聯(lián)插入例如幾千歐姆數(shù)量級的高值電阻器RIx。為了避免圖5的擁擠，沒有示出開關(guān)Mjx，但也不妨在每個(gè)開關(guān)Mjx的控制中串聯(lián)布置電阻器RJx。當(dāng)開關(guān)MIx和MJx正常工作時(shí)，串聯(lián)電阻器RIx和RJx不起任何作用，具體地是不干擾設(shè)備的操作，因?yàn)闆]有電流流過它們。如果開關(guān)MIx或MJx有缺陷，相應(yīng)的串聯(lián)電阻器RIx或RJx將限制由塊M(i,j)傳輸?shù)碾娏?，從而避免連接到有缺陷的開關(guān)的塊M(i,j)的電源的故障，并因此避免了故障傳播到臨近像素。以相同的方式，串聯(lián)電阻器RIx或RJx將限制在例如輸出總線(L_ix或Col_jx)上傳輸?shù)穆╇娏?，以及例如用于總線L_i1的源自矩陣邊緣的偏壓，或者例如Col_j1的源自其他像素的偏壓，使得可以承受干擾。