CN108537179A - 指纹识别单元、指纹识别方法和指纹识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹识别单元、指纹识别方法和指纹识别装置，其中该指纹识别单元包括：超声波发射电路和超声波接收电路，超声波发射电路用于在检测阶段时每隔预设时长发送超声波；超声波接收电路用于在检测阶段时接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号，且输出至信号读取线，以供外部检测单元根据信号读取线中的电信号确定手指指纹的纹路信息；其中，电信号的频率t₁为发送一次超声波的持续时长，t₂为预设时长；本发明的技术方案可实现检测单元精确的从信号读取线中提取超声波接收电路在检测阶段所输出电信号，从而保证后续基于电信号对手指指纹为谷部或脊部的精准识别。

Description

指纹识别单元、指纹识别方法和指纹识别装置

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，特别涉及一种指纹识别单元、指纹识别方法和指纹识别装置。

背景技术

指纹是人体与生俱来、独一无二且可与他人相区别的特征。它是由皮肤上一系列谷部和脊部组成，由之发展起来的指纹识别技术是较早被作为个人身份验证的技术。当前，比较成熟的指纹检测技术包括：基于光学成像技术的指纹识别、基于光敏传感器的指纹识别、基于热敏传感器的指纹识别、基于超声波检测的指纹识别。其中，基于超声波检测的指纹识别是当前的热议研究领域。

然而，在实际应用中发现，由于超声波回波信号微弱，基于超声波检测的指纹识别单元所输出的电信号较弱；当用于传递电信号的信号读取线较长(例如在进行大面积指纹检测时)时，信号读取线中的由指纹识别单元所输出的电信号极其容易受到环境的干扰，该电信号淹没在噪声中，导致检测单元无法准确识别出指纹识别单元所输出的电信号，进而影响识别精准度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种指纹识别单元、指纹识别方法和指纹识别装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种指纹识别单元，包括：

超声波发射电路，用于在检测阶段时每隔预设时长发送超声波；

超声波接收电路，用于在所述检测阶段时接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号，且输出至信号读取线，以供外部检测单元根据所述信号读取线中的所述电信号确定手指指纹的纹路信息；

其中，所述电信号的频率t₁为发送一次超声波的持续时长，t₂为所述预设时长。

可选地，所述超声波发射电路包括：第一晶体管、第二晶体管和超声波生成结构；

所述超声波生成结构具有第一输入端和第二输入端，所述超声波生成结构的第一输入端与第一电源端连接；

所述第一晶体管的控制极与第一控制信号线连接，所述第一晶体管的第一极与第二电源端连接，所述第一晶体管的第二极与所述超声波生成结构的第二输入端连接；

所述第二晶体管的控制极与第二控制信号线连接，所述第二晶体管的第一极与所述第一电源端连接，所述第二晶体管的第二极与所述超声波生成结构的第二输入端连接；

所述第一电源端提供的电压与所述第二电源端提供的电压不相等。

可选地，所述超声波生成结构包括：第一电极、第二电极和第一压电材料层，所述第一电极与所述第二电极相对设置，所述第一压电材料层位于所述第一电极和所述第二电极之间；

所述第一电极与所述第一输入端连接，所述第二电极与所述第二输入端连接。

可选地，所述超声波接收电路包括：超声波转换结构、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、电容和整流二极管；

所述超声波转换结构具有第三输入端和第一输出端，所述超声波转换结构的第三输入端与第三电源端连接或接地，所述超声波转换结构的第一输出端与所述整流二极管的第一极连接；

所述第三晶体管的控制极与第三控制信号线连接，所述第三晶体管的第一极与第四电源端连接，所述第三晶体管的第二极、所述整流二极管的第二极、所述电容的第一端、所述第四晶体管的控制极连接于第一节点；

所述第四晶体管的第一极与第五电源端连接，所述第四晶体管的第二极与所述第五晶体管的第一极连接；

所述第五晶体管的控制极与读取控制信号线连接，所述第五晶体管的第二极与所述信号读取线连接；

所述电容的第二端接地。

可选地，所述超声波接收电路还包括：第六晶体管；

所述第六晶体管的控制极与第四控制信号线连接，所述第六晶体管的第一极与第六电源端连接，所述第六晶体管的第二极与所述整流二极管的第一极连接。

可选地，所述超声波转换结构包括：第三电极、第四电极和第二压电材料层，所述第三电极与所述第四电极相对设置，所述第二压电材料层位于所述第三电极和所述第四电极之间；

所述第三电极与所述第三输入端连接，所述第四电极与所述第一输出端连接。

为实现上述目的，本发明还提供了一种指纹识别装置，包括：如上述的指纹识别单元。

可选地，还包括：检测单元，所述检测单元通过信号读取线与所述超声波接收电路连接；

所述检测单元用于从信号读取线中提取频率的所述电信号，并根据所述电信号检测出所述手指指纹为谷部或脊部。

为实现上述目的，本发明还提供了一种指纹识别方法，所述指纹识别方法基于上述指纹识别单元，所述指纹识别方法包括：

在检测阶段，所述超声波发射电路每隔预设时长发送超声波，所述超声波接收电路接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号，且输出至信号读取线，以供外部检测单元根据所述信号读取线中的所述电信号确定手指指纹的纹路信息。

可选地，当所述指纹识别单元为上述权利要求2中所述指纹识别单元时，所述检测阶段包括交替进行的输出子阶段和非输出子阶段，每个所述输出子阶段的持续时长为t₁，每个所述非输出子阶段的持续时长为t₂；

所述超声波发射电路每隔预设时长发送超声波的步骤包括：

在所述输出子阶段，所述第一晶体管在第一控制信号线所提供的第一控制信号的控制下导通，所述第二晶体管在所述第二控制信号线所提供的第二控制信号的控制下截止；

在所述非输出子阶段，所述第一晶体管在第一控制信号线所提供的第一控制信号的控制下截止，所述第二晶体管在所述第二控制信号线所提供的第二控制信号的控制下导通。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种指纹识别单元、指纹识别方法和指纹识别装置，该指纹识别单元包括：超声波发射电路和超声波接收电路，超声波发射电路用于在检测阶段时每隔预设时长发送超声波；超声波接收电路用于在检测阶段时接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号，且输出至信号读取线，以供外部检测单元根据信号读取线中的电信号确定手指指纹的纹路信息；其中，电信号的频率t₁为发送一次超声波的持续时长，t₂为预设时长；本发明的技术方案可实现检测单元精确的从信号读取线中提取超声波接收电路在检测阶段所输出电信号，从而保证后续基于电信号对手指指纹为谷部或脊部的精准识别。

附图说明

图1为现有技术中基于超声波检测的指纹识别单元的电路结构示意图；

图2为图1中第一节点N1的电压随时间变化的示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种指纹识别单元的电路结构示意图；

图4为图3所示指纹识别单元的工作时序图；

图5为本发明实施例三提供的一种指纹识别方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种指纹识别单元、指纹识别方法和指纹识别装置进行详细描述。

图1为现有技术中基于超声波检测的指纹识别单元的电路结构示意图，图2为图1中第一节点N1的电压随时间变化的示意图，如图1和图2所示，该指纹识别单元包括：超声波发射电路1和超声波接收电路2。其中，超声波发射电路1用于在检测阶段P2持续不间断的发送超声波，超声波接收电路2用于在检测阶段P2接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号，且将该电信号通过信号读取线RL发送至外部的检测单元3；检测单元3根据接收到的电信号来确定手指指纹的为谷部或脊部。

其中，超声波接收电路2包括：超声波转换结构5、重置晶体管Mrst、源跟随晶体管Msf、读取晶体管Msel、整流二极管PN和一个电容C0。该指纹识别单元的工作过程包括三个阶段：复位阶段P1、检测阶段P2和等待阶段P3。

其中，在复位阶段P1，重置晶体管Mrst在复位控制信号线L_rst所提供信号的控制下导通，重置晶体管Mrst将其所连接的电源端提供的重置电压Vss写入至第一节点N1。

在检测阶段P2(对应一个固定时长t)，超声波发射电路1发射超声波，该超声波经过用户手指指纹反射并射向超声波转换结构5，超声波转换结构5根据所接收到的超声波输出相应的电流，该电流通过整流二极管PN对第一节点N1进行充电，第一节点N1的电压上升。其中，若超声波在手指谷部发生反射，则由于其运动距离相对(与超声波在手指脊部发生反射的情况相比)较远，因此到达超声波转换结构5时的强度相对较弱，此时超声波转换结构5所输出的电流相对较小，第一节点N1的电压上升速度较慢；若超声波在手指脊部发生反射，则由于其运动距离相对(与超声波在手指谷部发生反射的情况相比)较近，则到达超声波转换结构5时的强度相对较强，此时超声波转换结构5所输出的电流相对较大，第一节点N1的电压上升速度较快。

在第一节点N1的电压上升过程中，源跟随晶体管Msf的第二极的电压与第一节点N1的电压同步上升。读取晶体管Msel在读取控制信号线SEL的控制下开启，读取晶体管Msel将源跟随晶体管Msf的第二极处的信号输出至信号读取线RL。

因此，若超声波在手指谷部发生反射，则在检测阶段结束时第一节点N1的电压相对较小；若超声波在手指脊部发生反射，则在检测阶段结束时第一节点N1的电压相对较大。其中，假定检测阶段结束时，第一节点的电压为V₀。

在等待阶段P3，重置晶体管再次导通，第一节点再次被写入重置电压。

外部的检测单元3在进行谷部或脊部识别时，首先需要从信号读取线RL中识别出读取晶体管Msel在检测阶段所输出的电信号，然后再识别出在检测阶段结束时该电信号所对应电压V₀的大小，最后将该电压V₀与预设参考电压值进行比较。若电压V₀大于预设参考电压值，则表明超声波转换结构5所输出的电流大，第一节点N1充电速度快，手指指纹为脊部；若电压V₀小于或等于预设参考电压值，则表明超声波转换结构5所输出的电流小，第一节点N1充电速度慢，手指指纹为谷部。

然而，在实际应用中发现，即便超声波在脊部发生反射，读取晶体管Msel在检测阶段所输出电信号对应的最大电压V₀也只是微伏(uV)级别，该电信号在信号读取线RL中传递时，很容易淹没在噪声中(尤其是信号读取线RL长度较长时)，从而导致检测单元3无法精准的从信号读取线RL中提取出该电信号，进而影响后续基于电信号对手指指纹为谷部或脊部的精准识别。

为克服上述因电信号较弱而导致检测单元无法精准从信号读取线中提取超声波接收电路在检测阶段所输出的电信号的问题，本发明提供了一种指纹识别单元、指纹识别方法和指纹识别装置。

需要说明的是，本发明中的晶体管具有三个电极：控制极、第一极和第二极，其中控制极具体是指晶体管的栅极，第一极和第二极中的一者为源极，另一者为漏极。此外，在下面实施例中，将以晶体管为N型晶体管为例进行示例性描述，其不会对本发明的技术方案产生限制；本领域技术人员应该知晓的是，将N型晶体管替换为P型晶体管以实现相同的功能，也应属于本发明的保护范围。

图3为本发明实施例一提供的一种指纹识别单元的电路结构示意图，如图3所示，该指纹识别单元包括：超声波发射电路1和超声波接收电路2。

其中，超声波发射电路1用于在检测阶段时每隔预设时长(结束发射超声波至下一次开始发射超声波所经历的时间)发送超声波；超声波接收电路2用于在检测阶段时接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号。其中，电信号的频率t₁为发送一次超声波的持续时长，t₂为预设时长。

信号读取线RL将超声波接收电路2在检测阶段所输出的电信号传递至外部的检测单元3，以供检测单元3根据该电信号确定手指指纹的纹路信息。

在检测阶段时，超声波发射电路1每隔预设时长发送超声波，则超声波接收电路2会每隔预设时长接收到超声波，相应地超声波接收电路2所输出的电信号每隔预设时长就会变化一次，即电信号具有一定频率，该频率此时，外部的检测单元3仅需从信号读取线从提取出频率为的信号的部分，即可精准识别出超声波接收电路2在检测阶段所输出电信号，从而保证后续基于电信号对手指指纹为谷部或脊部的精准识别。

具体地，检测单元3提取出的电信号所对应的电压呈阶梯形上升，基于该电信号所对应的最大电压(检测阶段结束时对应的电压)，即可对手指指纹为谷部或脊部的精准识别。具体识别原理可参见前述内容，此处不再赘述。

需要说明的是，通过对发射一次超声波的持续时长t₁和不发射超声波的预设时长t₂进行预先调整，可实现对声波接收电路在检测阶段所输出电信号的频率进行控制。

下面将结合一个具体示例来对本发明的技术方案进行详细描述。继续参见图3所示，可选地，超声波发射电路包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2和超声波生成结构4；超声波生成结构4具有第一输入端和第二输入端，超声波生成结构4的第一输入端与第一电源端连接；

第一晶体管M1的控制极与第一控制信号线CL1连接，第一晶体管M2的第一极与第二电源端连接，第一晶体管M1的第二极与超声波生成结构4的第二输入端连接；

第二晶体管M2的控制极与第二控制信号线CL2连接，第二晶体管M2的第一极与第一电源端连接，第二晶体管M2的第二极与超声波生成结构4的第二输入端连接；

第一电源端提供的电压与第二电源端提供的电压不相等。

可选地，超声波生成结构4包括：第一电极401、第二电极402和第一压电材料层403，第一电极401与第二电极402相对设置，第一压电材料层403位于第一电极401和第二电极402之间；第一电极401与第一输入端连接，第二电极402与第二输入端连接。

本实施例中，以第一电源端提供低电平工作电压Vss，第二电源端提供高电平工作电压Vdd为例进行示例性描述。当第一晶体管M1导通，第二晶体管M2截止时，第一电极401输入有低电平工作电压Vss，第二电极402输入有高电平工作电压Vdd，第一压电材料层403振荡产生并发射超声波；当第一晶体管M1截止时，第二晶体管M2导通时，第一电极401和第二电极402均输入有低电平工作电压Vss，第一压电材料层403无超声波产生。因此，通过控制第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通/截止，从而可对超声波生成结构4是否产生超声波进行控制。

可选地，超声波接收电路2包括：超声波转换结构5、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、电容C和整流二极管PN；

超声波转换结构5具有第三输入端和第一输出端，超声波转换结构的第三输入端与第三电源端连接或接地(接地的情况未给出相应附图)，超声波转换结构5的第一输出端与整流二极管PN的第一极连接；

第三晶体管M3的控制极与第三控制信号线CL3连接，第三晶体管M3的第一极与第四电源端连接，第三晶体管M3的第二极、整流二极管PN的第二极、电容C的第一端、第四晶体管M1的控制极连接于第一节点N1；

第四晶体管M4的第一极与第五电源端连接，第四晶体管M4的第二极与第五晶体管M5的第一极连接；

第五晶体管M5的控制极与读取控制信号线SEL连接，第五晶体管M5的第二极与信号读取线RL连接；电容C的第二端接地。

进一步可选地，超声波转换结构5包括：第三电极501、第四电极502和第二压电材料层503，第三电极501与第四电极502相对设置，第二压电材料层503位于第三电极501和第四电极502之间；第三电极501与第三输入端连接，第四电极502与第一输出端连接。

超声波转换结构5接收到超声波后，由于正压电效应，会在第一输出端产生与所接收到的超声波信号同频的交流信号，由于整流二极管PN(具有PN结)的存在，仅正向电流通过整流二极管PN并对第一节点N1进行充电，以使得第一节点N1的电压上升，上升速度与正向电流的大小呈正相关。当超声波转换结构5未接收到超声波时，由于PN结的存在，因此第一节点N1不会通过超声波转换结构5进行放电；与此同时，电容C可维持第一节点N1的电压稳定。

下面将结合附图来对图3所示指纹识别单元的工作过程进行详细描述。其中，第三电源端和第四电源端均提供低电平工作电压Vss，第五电源端提供高电平工作电压Vdd。

图4为图3所示指纹识别单元的工作时序图，如图4所示，该指纹识别单元的一个工作周期包括三个阶段：复位阶段P1、检测阶段P2和等待阶段P3。

在复位阶段P1，第一控制信号线CL1所提供的第一控制信号处于低电平，第二控制信号线CL2提供的第二控制信号处于低电平，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号处于高电平，读取控制信号线SEL提供的读取控制信号处于低电平(也可以处于高电平)。

此时，第一晶体管M1和第二晶体管M2均截止，超声波生成结构不发射超声波。第三晶体管M3导通，第四电源端提供的低电平工作电压Vss通过第三晶体管M3写入至第一节点N1，第一节点N1完成复位。

需要说明的是，在复位阶段P1中，无论读取控制信号线SEL提供的读取控制信号处于低电平还是高电平，信号读取线RL中的电信号始终为低电平。

在检测阶段P2，其包括交替进行的输出子阶段和非输出子阶段，每个输出子阶段的持续时长为t₁，每个非输出子阶段的持续时长为t₂；其中，t₁与t₂可以相等也可以不相等。

在输出子阶段，第一控制信号线CL1所提供的第一控制信号处于高电平，第二控制信号线提供CL2的第二控制信号处于低电平，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号处于低电平，读取控制信号SEL线提供的读取控制信号处于高电平。

此时，第一晶体管M1导通,第二晶体管M2截止，超声波生成结构4发射出超声波，超声波经过手指指纹反射后射向超声波转换结构5，超声波转换结构5根据接收到的超声波的强度生成对应的电流，并通过整流二极管PN对第一节点N1进行充电，第一节点N1的电压上升，第四晶体管M4的第二极的电压跟随第一节点N1的电压同步上升，第五晶体管M5将第四晶体管M4的第二极处的信号输出至信号读取线RL。

在非输出子阶段，第一控制信号线CL1所提供的第一控制信号处于低电平，第二控制信号线CL2提供的第二控制信号处于高电平，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号处于低电平，读取控制信号线SEL提供的读取控制信号处于高电平。

此时，第一晶体管M1截止,第二晶体管M2导通，超声波生成结构4不发射出超声波，超声波转换结构5无电流输出。电容C维持第一节点N1的电压稳定。

在整个检测阶段P2中，输出子阶段和非输出子阶段交替进行，第一节点N1的电压呈阶梯形上升，信号读取线RL中电信号的电压也呈阶梯形上升，该电信号的频率为在检测阶段结束时，电信号的电压为V₀。

在等待阶段P3，第一控制信号线CL1所提供的第一控制信号处于低电平，第二控制信号线CL2提供的第二控制信号处于低电平，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号先处于高电平再切换至低电平，读取控制信号线SEL提供的读取控制信号处于高电平。

第一晶体管M1和第二晶体管M2均截止，因此超声波生成结构4不发射超声波。

在等待阶段P3的初始时间段内，由于第三控制信号线CL3提供的第三控制信号处于高电平，则第三晶体管M3导通，此时第四电源端提供的低电平工作电压Vss通过第三晶体管M3写入至第一节点N1，第一节点N1完成复位，信号读取线RL中电信号的电压也处于Vss。此后，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号切换至低电平，第三晶体管截止，在电容C的作用下，第一节点N1的电压始终维持Vss，信号读取线RL中电信号的电压也处于Vss。

外部的检测单元3仅需从信号读取线RL从提取出频率为的信号的部分，即精准识别出超声波接收电路2在检测阶段P2所输出电信号，从而保证后续基于电信号对手指指纹为谷部或脊部的精准识别。

本实施例中，优选地，超声波接收电路2还包括：第六晶体管M6；第六晶体管M6的控制极与第四控制信号线CL4连接，第六晶体管M6的第一极与第六电源端连接，第六晶体管M6的第二极与整流二极管PN的第一极连接。其中，第六电源端提供低电平工作电压Vss。

继续参见图4所示，第四控制信号线CL4所提供的第四控制信号仅在复位阶段P1处于高电平，即第六晶体管M6仅在复位阶段P1导通。在复位阶段中，通过将第六电源端提供的低电平工作电压Vss写入至第二节点N2，以对第二节点N2的电压进行复位，从而能可有效避免第二节点N2电压因多次充电而不断攀升并最终导致超声波转换结构5或整流二极管PN被击穿的问题。

本发明实施例二提供了一种指纹识别装置，该指纹识别装置包括：指纹识别单元，其中该指纹识别单元采用上述实施例一所提供的指纹识别单元，具体内容可参见上述实施例一中的描述，此处不再赘述。

该指纹识别装置还包括：检测单元，检测单元通过信号读取线与超声波接收电路连接；检测单元用于从信号读取线中提取频率的电信号，并根据电信号检测出手指指纹为谷部或脊部。

图5为本发明实施例三提供的一种指纹识别方法的流程图，如图5所示，该指纹识别方法基于上述实施例一提供的指纹识别单元，该指纹识别方法包括：

步骤S1、在检测阶段，超声波发射电路每隔预设时长发送超声波，超声波接收电路接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号，且输出至信号读取线，以供外部检测单元根据信号读取线中的电信号确定手指指纹的纹路信息。

其中，当超声波发射电路包括：第一晶体管、第二晶体管和超声波生成结构时，检测阶段包括交替进行的输出子阶段和非输出子阶段，每个输出子阶段的持续时长为t₁，每个非输出子阶段的持续时长为t₂，步骤S1包括：

步骤S101、在输出子阶段，第一晶体管在第一控制信号线所提供的第一控制信号的控制下导通，第二晶体管在第二控制信号线所提供的第二控制信号的控制下截止，超声波生成结构发射超声波。

步骤S102、在非输出子阶段，第一晶体管在第一控制信号线所提供的第一控制信号的控制下截止，第二晶体管在第二控制信号线所提供的第二控制信号的控制下导通，超声波生成结构停止发射超声波。

对于上述各步骤的描述可参见前述实施例一中的内容，此处不再赘述。

本发明实施例三提供了一种指纹识别方法，通过超声波发射电路每隔预设时长发送超声波，以使得超声波接收电路会每隔预设时长接收到超声波，相应地超声波接收电路所输出的电信号每隔预设时长就会变化一次，即电信号具有一定频率，且该频率此时，外部的检测单元仅需从信号读取线从提取出频率为的信号的部分，即精准识别出超声波接收电路在检测阶段所输出电信号，从而保证后续基于电信号对手指指纹为谷部或脊部的精准识别。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种指纹识别单元，其特征在于，包括：

超声波发射电路，用于在检测阶段时每隔预设时长发送超声波；

超声波接收电路，用于在所述检测阶段时接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号，且输出至信号读取线，以供外部检测单元根据所述信号读取线中的所述电信号确定手指指纹的纹路信息；

其中，所述电信号的频率t₁为发送一次超声波的持续时长，t₂为所述预设时长。

2.根据权利要求1所述的指纹识别单元，其特征在于，所述超声波发射电路包括：第一晶体管、第二晶体管和超声波生成结构；

所述超声波生成结构具有第一输入端和第二输入端，所述超声波生成结构的第一输入端与第一电源端连接；

所述第一晶体管的控制极与第一控制信号线连接，所述第一晶体管的第一极与第二电源端连接，所述第一晶体管的第二极与所述超声波生成结构的第二输入端连接；

所述第二晶体管的控制极与第二控制信号线连接，所述第二晶体管的第一极与所述第一电源端连接，所述第二晶体管的第二极与所述超声波生成结构的第二输入端连接；

所述第一电源端提供的电压与所述第二电源端提供的电压不相等。

3.根据权利要求2所述的指纹识别单元，其特征在于，所述超声波生成结构包括：第一电极、第二电极和第一压电材料层，所述第一电极与所述第二电极相对设置，所述第一压电材料层位于所述第一电极和所述第二电极之间；

所述第一电极与所述第一输入端连接，所述第二电极与所述第二输入端连接。

4.根据权利要求1所述的指纹识别单元，其特征在于，所述超声波接收电路包括：超声波转换结构、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、电容和整流二极管；

所述超声波转换结构具有第三输入端和第一输出端，所述超声波转换结构的第三输入端与第三电源端连接或接地，所述超声波转换结构的第一输出端与所述整流二极管的第一极连接；

所述第三晶体管的控制极与第三控制信号线连接，所述第三晶体管的第一极与第四电源端连接，所述第三晶体管的第二极、所述整流二极管的第二极、所述电容的第一端、所述第四晶体管的控制极连接于第一节点；

所述第四晶体管的第一极与第五电源端连接，所述第四晶体管的第二极与所述第五晶体管的第一极连接；

所述第五晶体管的控制极与读取控制信号线连接，所述第五晶体管的第二极与所述信号读取线连接；

所述电容的第二端接地。

5.根据权利要求4所述的指纹识别单元，其特征在于，所述超声波接收电路还包括：第六晶体管；

所述第六晶体管的控制极与第四控制信号线连接，所述第六晶体管的第一极与第六电源端连接，所述第六晶体管的第二极与所述整流二极管的第一极连接。

6.根据权利要求4所述的指纹识别单元，其特征在于，所述超声波转换结构包括：第三电极、第四电极和第二压电材料层，所述第三电极与所述第四电极相对设置，所述第二压电材料层位于所述第三电极和所述第四电极之间；

所述第三电极与所述第三输入端连接，所述第四电极与所述第一输出端连接。

7.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：如上述权利要求1-6中任一所述指纹识别单元。

8.根据权利要求7所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括：检测单元，所述检测单元通过信号读取线与所述超声波接收电路连接；

所述检测单元用于从信号读取线中提取频率的所述电信号，并根据所述电信号检测出所述手指指纹为谷部或脊部。

9.一种指纹识别方法，其特征在于，所述指纹识别方法基于上述权利要求1-6中任一所述指纹识别单元，所述指纹识别方法包括：

在检测阶段，所述超声波发射电路每隔预设时长发送超声波，所述超声波接收电路接收经手指反射后的超声波并将其转换为电信号，且输出至信号读取线，以供外部检测单元根据所述信号读取线中的所述电信号确定手指指纹的纹路信息。

10.根据权利要求9所述的指纹识别方法，其特征在于，当所述指纹识别单元为上述权利要求2中所述指纹识别单元时，所述检测阶段包括交替进行的输出子阶段和非输出子阶段，每个所述输出子阶段的持续时长为t₁，每个所述非输出子阶段的持续时长为t₂；

所述超声波发射电路每隔预设时长发送超声波的步骤包括：

在所述输出子阶段，所述第一晶体管在第一控制信号线所提供的第一控制信号的控制下导通，所述第二晶体管在所述第二控制信号线所提供的第二控制信号的控制下截止；

在所述非输出子阶段，所述第一晶体管在第一控制信号线所提供的第一控制信号的控制下截止，所述第二晶体管在所述第二控制信号线所提供的第二控制信号的控制下导通。