CN103281056B - 感测电路及其运行方法和光电转换阵列 - Google Patents
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Abstract
一种感测电路包括：包含反向输入部，非反向输入部和输出部的差分放大电路，连接在反向输入部与输出部之间的电容器，以及包含源极、漏极和栅极的场效应晶体管。源极和漏极其中之一连接到反向输入部，并且源极和漏极中的另外一个连接到输出部。对非反向输入部提供参考电势，并且具有增加的开关功能的光电转换单元的输出部连接到反向输入部。当光电转换单元的输出控制电势从关断状态电势变到开通状态电势时，该单元输出电荷或电流。在该单元的输出控制电势变到开通状态电势之前，将使场效应晶体管关断的电势提供给栅极，该光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势，并且因此感测电路开始感测，并且，该单元的输出控制电势变到关断状态电势，并且此后对感测电路的稳定的输出电势进行采样和扫描。可以消除并且因此降低叠加在感测电路输出电势上的开关噪声。
Description
相关申请的交叉引用
本申请以2012年1月19日提交的、申请号为2012-008686的日本专利申请为基础，并且要求该申请的优先权权益，该申请的内容以引用方式全文合并于此。
技术领域
本发明涉及一种在光电转换器件或者图像感测器件等中使用的感测电路，该感测电路将例如光强或光波长或光学图像的光学信息转换成电流、电荷或电压或包含数字数据的电子信息，以及该感测电路的运行方法，和使用该感测电路的光电转换阵列。
背景技术
在光电转换单元，例如CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器(其中电子信息输出是电压输出)的情况下，迄今为止已使用电压放大电路作为感测电路。在这种情况下，连接到该单元的输出的输出线的充电或放电电压是高的，并且由此许多单元到输出线的连接将导致总量很大的杂散电容连接到输出线并且进而降低读取速度，而且更进一步地，叠加在输出线上的噪声电压会覆盖非常小的电压信号，从而妨碍灵敏度的提高。
同时，如果从提供电流输出的光电转换元件，例如光电二极管获取电子信息，也许会将该感测电路设计成实现高速运行；但是，在利用电阻元件将该电流输出转换成电压的感测电路中也遇到了前述相同的问题。
而且，由于当对输出的电子信息只能进行在时间上是连续的时间连续处理时，来自感测电路的输出电压信号随时间变化很大，因此，迄今为止，为感测电路的输出提供采样或保持峰值电压或均值电压的电路对AD(模拟-数字)转换等来说是必要的。
同时，第3146502和4286101号的日本专利公开了涉及对来自光电管的输出光电流进行积分以及对输出电压进行信号处理的技术。这些技术中存在的固有问题在于，由于当来自光电二极管的光电流经过积分电路时，需要对输出电压进行信号处理，因此需要额外电路来消除开关噪声，以及由于光电管一直与积分电路连接，因此这些技术不能用于处理来自阵列光电转换单元的信号。当为了避免前述问题而对诸如光电二极管的光电转换元件增加用于开通或关断输出电流等的开关功能时，在输出信号上叠加了开关控制脉冲噪声，从而使得很难获取相应于微弱光的电子信息。
发明内容
1、由于开关脉冲的馈通噪声，上述具有增加在其上的通断开关功能的光电转换元件或光电转换单元(这里，能够连接成阵列的光电转换部称为光电转换单元)的感测灵敏度有所恶化。本发明的一个目的就是解决这个问题。更进一步地，下面给出了本发明的其它目的。
2、如果光电转换单元提供电流输出，那么本发明的目的就是通过减少输出线的电压变化量，经由减少读取每个光电转换单元需要的时间，来加速读取。
3、本发明的另一个目的是，通过减少用于充电或放电输出线的输出电流的比例，即使许多个单元连接到输出线引起输出线寄生电容增加，也可抑制输出信号读取损失。
4、随着时间序列对来自光电转换单元的输出进行放大的感测电路需要提高其感测速度。代替地，为每个输出线提供的感测电路阵列用于高感测速度，但是感测电路需要抑制放大系数的变化，并且因此，该电路变得很复杂且在半导体芯片上占据大的区域，进而使得很难对大量的感测电路(例如，多于1000个感测电路)进行排列。因此，本发明再一个目的是，相对于来自光电转换单元输出的相同的输出减小来自感测电路的输出电压的变化以及简化结构。
5、本发明更进一步的目的是使得对于每个输出线每个感测电路的排列布局都能够直接连接到AD(模拟数字)转换电路。当扫描每个输出线的输出以产生光电转换阵列的串行输出信号时，每个输出线的输出都转换为数字信号的结构减少了对输出的扫描引起的噪声的易感性。
为了达到以上目的，本发明提供了以下技术。
首先，用于本发明的光电转换单元具有增加的、用于对光电转换元件的电子信息输出进行通断控制的开关功能，该光电转换单元具有任何一个以下结构。
1)光电转换元件连接到第一双极型晶体管的第一基极，并且第一双极型晶体管的第一发射极或第一集电极充当控制光电转换单元电子信息输出开通或关断的控制部。该第一双极型晶体管的第一发射极或第一集电极充当光电转换单元的输出部。该第一双极型晶体管的第一基极，第一集电极和第一基极-第一集电极结也可以充当光电转换元件(或光电晶体管)。这里，光电转换元件指的是电阻值随光输入而变化的光敏电阻(或光电导体)，电流或电压随光输入而变化的光电二极管，电容值(或电容)随光输入而变化的光电容器(或光压缩器)，或者类似的元件。
更进一步地，该光电转换单元可具有以下结构。具体地，第一双极型晶体管的第一发射极连接到第二双极型晶体管的第二基极，第二发射极、第二集电极和第一集电极中的任何一个充当控制部，以及其余的任何一个充当输出部。除此结构之外，该光电转换单元还可具有下面的结构。具体地，第二发射极连接到第三双极型晶体管的第三基极，第三发射极、第三集电极、第一集电极和第二集电极中的任何一个充当控制部，以及其余的任何一个充当输出部。
2)光电转换单元具有一种结构，其中开关场效应晶体管漏极和源极其中之一连接到光电转换元件的一端。开关场效应晶体管漏极和源极中的另外一个充当光电转换单元的输出部。开关场效应晶体管的栅极充当控制部以开通或关断光电转换单元的电子信息输出。更进一步地，在光电转换单元中，开关场效应晶体管漏极和源极其中之一连接到光电转换元件的一端，开关场效应晶体管漏极和源极中的另外一个充当光电转换单元的输出部，并且开关场效应晶体管的栅极充当控制部以开通或关断光电转换单元的电子信息输出。
为了达到以上目的，提供了以下运行方法。
(1)感测电路运行方法，
该感测电路包括：
包含反向输入部，非反向输入部和输出部的差分放大电路；
连接在反向输入部与输出部之间的电容器(也称为电子充电器；在下文中相同)；以及
包含第一源极、第一漏极和第一栅极的第一场效应晶体管，
其中，第一源极和第一漏极其中之一连接到反向输入部，并且第一源极和第一漏极中的另外一个连接到输出部，
其中，对非反向输入部提供参考电势，
光电转换单元的输出部输出电流或电荷，并连接到反向输入部，但是，当光电转换单元的输出部连接到光电转换阵列的输出线时，该输出线连接到反向输入部，
配置光电转换单元使得当提供给光电转换单元的控制部的输出控制电势是关断状态电势时，光电转换单元的输出部不输出重要电子信息(尽管其产生的输出是在漏电流的幅度级)，所以当输出控制电势变到开通状态电势时，该输出部输出作为电流或电荷的电子信息。
在光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势之前，将使第一场效应晶体管关断的电势提供给第一栅极，
将该光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势，并且因此，在第一时间段内，该光电转换单元的输出部向反向输入部提供电流或电荷，
在第二时间段内，光电转换单元的输出控制电势保持在关断状态电势，因此保存差分放大电路的输出部的电势(或电压)，并且
随后，在第三时间段内，将使第一场效应晶体管导通的电势提供给第一栅极，以及在此之后，将使第一场效应晶体管关断的电势提供给第一栅极。
(2)根据(1)的感测电路运行方法，其中
当在第三时间段内将同一光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势之后，将输出控制电势变到关断状态电势。
(3)根据(1)的感测电路运行方法，其中
根据(1)的感测电路进一步包括包含第二源极、第二漏极和第二栅极的第二场效应晶体管，第一场效应晶体管的第一源极和第一漏极其中之一从反向输入部断开，并且连接到第二场效应晶体管的第二源极和第二漏极其中之一，第二场效应晶体管的第二源极和第二漏极中的另外一个连接到反向输入部，以及将使第二场效应晶体管导通的电势提供给第二场效应晶体管的第二栅极。
为了达到以上目的，提供了已限定其运行的以下感测电路结构。
(4)感测电路包括：
包含反向输入部，非反向输入部和输出部的差分放大电路；
连接在反向输入部与输出部之间的电容器；以及
包含第一源极、第一漏极和第一栅极的第一场效应晶体管，
其中，第一源极和第一漏极其中之一连接到反向输入部，并且第一源极和第一漏极中的另外一个连接到输出部，
对非反向输入部提供参考电势，
光电转换单元的输出部输出电流或电荷，并连接到反向输入部，但是当光电转换单元的输出部连接到光电转换阵列的输出线时，该输出线就连接到反向输入部，
配置光电转换单元使得当提供给光电转换单元的控制部的输出控制电势是关断状态电势时，光电转换单元的输出部不输出重要电子信息(尽管其产生的输出是在漏电流的幅度级)，所以使得当输出控制电势变到开通状态时，该输出部输出电流或电荷。
在光电转换单元的输出控制电势变到开通状态之前，将使第一场效应晶体管关断的电势提供给第一栅极，
将该光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势，并且因此，在第一时间段内，该光电转换单元的输出部向反向输入部提供电流或电荷，
在第二时间段内，光电转换单元的输出控制电势保持在关断状态电势，因此在要求的时间内保持差分放大电路的输出部的电势(或电压)，并且
随后，在第三时间段内，将使第一场效应晶体管导通的电势提供给第一栅极，以及在此之后，将使第一场效应晶体管关断的电势提供给第一栅极。
(5)根据(4)的感测电路，其中
当在第三时间段内将同一光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势之后，将输出控制电势变到关断状态电势。
(6)根据(4)的感测电路，进一步包括包含第二源极、第二漏极和第二栅极的第二场效应晶体管，其中
第一场效应晶体管的第一源极和第一漏极其中之一从反向输入部断开，并且连接到第二场效应晶体管的第二源极和第二漏极其中之一，第二源极和第二漏极中的另外一个连接到反向输入部，以及将使第二场效应晶体管导通的电势提供给第二场效应晶体管的第二栅极。
(7)感测电路包括：
包含反向输入部，非反向输入部和输出部的差分放大电路；
连接在反向输入部与输出部之间的电容器；以及
连接到反向输入部与非反向输入部的电阻元件，
其中电容器的电容值与电阻元件的电阻值的乘积不小于第一时间段的值且也不大于第二时间段的值，
对非反向输入部提供参考电势，
光电转换单元的输出部输出电流或电荷，并连接到反向输入部，但是当光电转换单元的输出部连接到光电转换阵列的输出线时，该输出线就连接到反向输入部，
配置光电转换单元使得当提供给光电转换单元的控制部的输出控制电势是关断状态电势时，光电转换单元的输出部不输出重要电子信息(尽管其产生的输出是在漏电流的幅度级)，所以当输出控制电势变到开通状态时，该输出部输出电流或电荷，以及
将该光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势，并且因此，在第一时间段内，该光电转换单元的输出部向反向输入部提供电流或电荷，以及在第二时间段内，将光电转换单元的输出控制电势变到关断状态电势并且将其保持在关断状态电势，由此从差分放大电路的输出部读取电子信息。
(8)光电转换阵列包括：
多个光电转换单元，每个光电转换单元包含输出部和控制部；
在第一方向延伸的多个输出线；以及
根据(4)到(7)中任何一项的多个感测电路，
其中，被设置在第一方向的多个光电转换单元中的一个或多个在输出部连接到多个输出线中的一个，以及根据(4)到(7)中任何一项的多个感测电路之一在反向输入部连接到多个输出线之一。
(9)根据(8)的光电转换阵列，进一步包括：
在与第一方向相交的第二方向延伸的多个选择线；以及
驱动选择线的选择线驱动电路，
其中，被设置在第二方向的多个光电转换单元中的一个或多个在输出控制部连接到多个选择线中的一个，并且该选择线驱动电路向多个选择线顺序地提供光电转换单元的输出控制电势的关断状态电势及其开通状态电势，以及因此进一步地提供其关断状态电势。
(10)根据(9)的光电转换阵列，进一步包括：
多个AD(模拟到数字)转换电路，每个AD转换电路包括连接到多个感测电路相应的一个输出部的输入部，
其中，在选择线驱动电路向选择线提供关断状态电势的时间段内，捕获该多个感测电路的输出电势并且对其进行AD转换。
(11)根据(9)的光电转换阵列，进一步包括：
多个扫描电路，每个扫描电路包括连接到多个感测电路相应的一个输出部的输入部，
其中，在选择线驱动电路向选择线提供关断状态电势的时间段内，捕获该多个感测电路的输出电势并且对其进行扫描。
(12)根据(9)的光电转换阵列，其中
多个AD转换电路中的每个进一步包括输出部，以输出经过AD转换得到的数字信号，并且提供多个扫描电路，以在选择线驱动电路向选择线提供关断状态电势的时间段内捕获并且扫描来自该多个AD转换电路的数字输出信号，每个扫描电路包括连接到多个AD转换电路相应的一个输出部的输入部。
(13)根据(8)的光电转换阵列，其中
该多个光电转换单元中的每个包括输出部和控制部，每个光电转换单元配置为使得光电转换元件的一端连接到第一双极型晶体管的第一基极，第一双极型晶体管的第一集电极和第一发射极其中之一充当控制部，另外一个充当输出部，并且电势供给装置或第一集电极连接到光电转换元件的另一端，以及
该光电转换元件是电阻随光照而变化的光敏电阻，电压或电流随光照而变化的光电二极管，以及电容值随光照而变化的光电容的其中之一。
(14)根据(13)的光电转换阵列，其中
配置光电转换单元使得光电转换元件由第一双极型晶体管的第一基极，第一集电极和第一基极-第一集电极结(或光电晶体管)形成。
(15)根据(13)的光电转换阵列，其中
该光电转换单元进一步具有包含第二集电极、第二基极和第二发射极的第二双极型晶体管，第一发射极连接到第二基极，第二发射极、第二集电极和第一集电极中的任何一个充当控制部，以及其余的任何一个充当输出部。
(16)根据(14)的光电转换阵列，其中
该光电转换单元进一步具有包含第二集电极、第二基极和第二发射极的第二双极型晶体管，第一发射极连接到第二基极，第二发射极、第二集电极和第一集电极中的任何一个充当控制部，以及其余的任何一个充当输出部。
(17)根据(15)的光电转换阵列，其中
该光电转换单元进一步具有包含第三集电极、第三基极和第三发射极的第三双极型晶体管，第二发射极连接到第三基极，第三发射极、第三集电极、第一集电极和第二集电极中的任何一个充当控制部，以及其余的任何一个充当输出部。
(18)根据(16)的光电转换阵列，其中
该光电转换单元进一步具有包含第三集电极、第三基极和第三发射极的第三双极型晶体管，第二发射极连接到第三基极，第三发射极、第三集电极、第一集电极和第二集电极中的任何一个充当控制部，以及其余的任何一个充当输出部。
(19)根据(8)的光电转换阵列，其中
多个光电转换单元中的每个包括输出部和控制部，配置每个光电转换单元使得光电转换元件的一端连接到第三场效应晶体管(或前述开关场效应晶体管)的第三漏极和第三源极其中之一，第三场效应晶体管的第三栅极充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个充当输出部，并且特定电势连接到光电转换元件的另一端，以及
该光电转换元件是电阻随光照而变化的光敏电阻，电压或电流随光照而变化的光电二极管，以及电容值随光照而变化的光电容的其中之一。
(20)根据(13)和(14)中任一项的光电转换阵列，其中
配置光电转换单元使得光电转换单元的第一发射极连接到第三场效应晶体管的第三漏极和第三源极其中之一，第三场效应晶体管的第三栅极充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个充当输出部，并且特定电势连接到第一集电极。
(21)根据(15)和(16)中任一项的光电转换阵列，其中
配置光电转换单元使得光电转换单元中的第二发射极连接到第三场效应晶体管的第三漏极和第三源极其中之一，第三场效应晶体管的第三栅极充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个充当输出部，并且特定电势连接到第一集电极或第二集电极。
(22)根据(17)和(18)中任一项的光电转换阵列，其中
配置光电转换单元使得光电转换单元中的第三发射极连接到第三场效应晶体管的第三漏极和第三源极其中之一，第三场效应晶体管的第三栅极充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个充当输出部，并且特定电势连接到第一集电极，第二集电极或第三集电极。
附图说明
图1描述了本发明感测电路的第一实施例的电路图。
图2-1描述了本发明感测电路的另一实施例的电路图。
图2-2描述了本发明感测电路的再一实施例的电路图。
图3描述了根据本发明的光电转换阵列的第一实施例的电路框图。
图4描述了根据本发明的光电转换阵列的另一实施例的电路框图。
图5描述了本发明感测电路的又一实施例的电路图。
图6是辅助解释根据本发明光电转换阵列又一实施例的运行波形图。
图7-1描述了具有增加的、利用双极型晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元第一示例的电路图。
图7-2描述了具有增加的、利用双极型晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元另一示例的电路图。
图8-1描述了具有增加的、利用双极型晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元再一示例的电路图。
图8-2描述了具有增加的、利用双极型晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元又一示例的电路图。
图9-1描述了具有增加的、利用双极型晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元又一示例的电路图。
图9-2描述了具有增加的、利用双极型晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元又一示例的电路图。
图10描述了具有增加的、利用场效应晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元第一示例的电路图。
图11-1描述了具有增加的、利用场效应晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元另一示例的电路图。
图11-2描述了具有增加的、利用场效应晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元再一示例的电路图。
图12描述了具有增加的、利用场效应晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元又一示例的电路图。
图13描述了具有增加的、利用场效应晶体管对电子信息输出进行通断控制的开关功能的光电转换单元又一示例的电路图。
具体实施方式
图1是图示了本发明的感测电路2000-i的第一实施例的电路图。差分放大电路2000包括反向输入部2001，非反向输入部2002和输出部2003，并且电容10被连接在反向输入部2001与输出部2003之间。而且，反向输入部2001连接到第一场效应晶体管200-1的第一源极和第一漏极其中之一211，并且输出部2003连接到第一场效应晶体管200-1的第一源极和第一漏极中的另外一个212。
为非反向输入部2002提供参考电势。反向输入部2001连接到光电转换单元的输出部，该输出部输出电流或电荷。该光电转换单元除了输出部外，还包括控制部；当提供给光电转换单元的控制部的输出控制电势是关断状态电势时，光电转换单元的输出部不会输出有效的电子信息(尽管其产生的输出是在漏电流的幅度的量级)，而当输出控制电势变到开通状态时，该输出部输出电流或电荷。稍后将会描述光电转换单元的示例。
图6是用于解释第一实施例的电路运行的电压波形图。在图6中，电压波形由[Vg3j]和[Vg3(j+1)]表示，该电压波形表示了两个相邻光电转换单元的输出控制电势的变化，并且通过使用一种情形作为示例进行说明，该情形中光电转换单元输出控制电势的关断状态电势是高电平，并且光电转换单元输出控制电势的开通状态电势是低电平；但是它们的极性可以与上述情形相反。
当栅极213的电势[Vg1]是使得场效应晶体管200-1导通的电势(这里，处于低电平)，非反向输入部2002与输出部(或端)2003变得导通，并且因此输出部2003输出参考电势。
于是，即使当栅极213的电势[Vg1]从上述状态变到使得场效应晶体管200-1关断的电势(这里，处于高电平)，如果反向输入部没有电输入，输出部也没有任何变化。因而，此时差分放大电路的输出没有任何变化。随后，输出控制电势[Vg3j]从关断状态电势变到开通状态电势，使得光电转换单元能产生输出，并且因此，在图6的t1表示的时间段(或第一时间段)内，将来自光电转换单元的电荷或电流存储在电容器中并将该电荷或电流转换成之后可以作为来自差分放大电路的输出而得到的电压。
此后，输出控制电势从开通状态电势变到关断状态电势，使得光电转换单元不能产生输出。从这时起，在图6的t2表示的时间段(或第二时间段)内保持差分放大电路的输出电势。该输出电势可用于作为来自光电转换单元的模拟电子信息；更进一步地，在这之后，可以通过将来自差分放大电路的输出电势输入AD转换电路的输入部来得到来自光电转换单元的数字电子信息，所述AD转换电路被附加提供并且将模拟值转换成数字值。因此，光电转换单元的开通与关断期间输出的几乎所有电荷或电流都被存储在电容器中并且被转换成电压，使得可以得到作为模拟电信号或可选择地作为数字电子信息的输出电势。该输出电势总量与光电转换单元处于关断状态时通过光电转换存储在光电转换单元中的电荷以及光电转换单元处于开通状态时在光电转换单元中产生的光电流的总量相关联。在一些情况下，根据光电转换单元的结构，将通过光电转换存储在光电转换单元中的电荷或在光电转换单元中产生的光电流放大并且从光电转换单元输出。
在时间段t2内保持来自差分放大电路的输出电势之后，在图6中t3表示的时间段(或第三时间段)内，对第一场效应晶体管的第一栅极施加导通电势，并且因此，差分放大电路的输出部和反向输入部导通，使得反向输入部和输出线被设定为参考电势Vref，即非反向输入部的电势。这时，为目前为止已经读取过的光电转换单元控制部提供开通状态电势，并且因此，当光电转换单元中仍然存在没有完全读取的剩余存储电荷时，由于输出线连接到具有低阻抗的差分放大电路的输出，因此该存储的电荷可以缓慢释放。在时间段t3后，对第一场效应晶体管的第一栅极施加关断电势，并且电路准备好读取下一个光电转换单元。在这之后，施加开通电势到下一个光电转换单元的控制部，该开通电势在图6中由输出控制电势[Vg3(j+1)]表示，并且然后开始读取下一个光电转换单元。
这里，当对第一场效应晶体管的第一栅极施加关断电势时，导通电流通过第一场效应晶体管的栅极-源极或栅极-漏极寄生电容流入到输出线。此时，输出线处于悬空状态，因此使得输出线的电势开始从参考电势变化(图6中的Vft表示)。为了减少导通电流引起的输出线中的电势变化Vft的总量，在第一场效应晶体管200-1与反向输入部2001之间插入第二场效应晶体管200-2，如图2-1所示。第一场效应晶体管的第一源极和第一漏极其中之一211从反向输入部2001断开，并且连接到第二场效应晶体管200-2的第二源极和第二漏极其中之一222，并且第二场效应晶体管的第二源极和第二漏极中的另外一个221连接到反向输入部。将使第二场效应晶体管导通的电势提供给第二场效应晶体管的第二栅极223。
即使当第一场效应晶体管的第一栅极中产生关断电势变化，仍然将导通电势施加到第二栅极，并且因此，来自第一栅极的大部分导通电流都通过第二场效应晶体管的通道和第二栅极转移，因此减少了输出线中的电势变化量。
图2-2描述了不包括引起导通电流的场效应晶体管的开关运行的感测电路。电阻元件30而不是场效应晶体管连接到差分放大电路2000的输出部2003和反向输入部2001。尽管电阻元件的等效电阻值Rp要求并联连接到电阻元件的电容器的电容值C(10)的时间常数CRp大于时间段t1，但由于在时间段t3内必须有输出衰减，因此需要该时间常数CRp小于时间段t3。当时间段t3是大的数值时这是有用的，并且因此读取之间的时间间隔会很长。但是，当光电转换单元具有自身重置功能或输出线具有将自身电势重置为参考电势Vref的功能时，可以设置该时间段t3为小的数值。
图3是描述了根据本发明的光电转换阵列的电路框图。该光电转换阵列包括被设置在矩阵中沿着相互交叉的第一方向和第二方向的复数个光电转换阵列1001-i-j(这里i在1到m之间，j在1到n之间)、驱动该矩阵的多个选择线11-j(这里j在1到n之间)和多个输出线12-i(这里i在1到m之间)、分别连接到输出线、每个都具有参考输入的多个感测电路2000-i(这里i在1到m之间)、配置成按照时间序列从感测电路上读取输出信号并且输出串行图像信号的扫描电路3000、以及用于为每个具有参考输入的感测电路提供参考电势的参考电势供给装置4001。
每个感测电路2000-i(这里i在1到m之间)包括如图1与图2-1以及图2-2中所描述的感测电路中的任何一个感测，并且每个感测电路利用前述方法执行处理，包括：将被选择出且能够进行每一次读取的光电转换单元的输出电荷或电流存储在电容器中；将电荷或电流转换成电压；执行该读取；并且之后，重置输出电压；在电容器中存储来自下一个光电转换单元的输出电荷或电流；并且将电荷或电流转换成电压。这样根据复数个光电转换单元被设置的位置能够得到带有光强信息的电子信息。
附带地，在图3描述的结构中，提供与列数对应的感测电路数目，并且每个感测电路经配置来处理来自光电转换单元的与行数相等的数目的输出；但是，可以将光电转换单元与感测电路的数目或其组合设置为任意数目或组合，并且根据目的或应用该光电转换单元与感测电路可组合使用。
图4描述了一种结构，该结构中图3中描述的光电转换单元进一步具有选择线驱动电路5000，以驱动在第二方向上连接到光电转换单元的控制部的选择线，以及复数个AD转换电路4000-i(这里i在1到m之间)，它们的输入连接到复数个感测电路2000-i(这里i在1到m之间)的输出部。通过已知的移位寄存器可以实现该选择线驱动电路。通过顺序提供来自选择线驱动电路5000的关断状态电势，开通状态电势和关断状态电势，扫描选择线11-j(这里j在1到n之间)。在图6中的t2表示的时间段内，AD转换电路4000-i对来自感测电路2000-i的输出进行AD转换从而输出数字信息，并且扫描电路3000D按照时间顺序读取数字信息并且输出串行数字信息。
图5描述了感测电路的变型，其中，为了使得存储的电荷-电压转换系数是可变的，场效应晶体管20-1，20-2，20-3的源极或漏极在各自端部分别串行连接到电容器10-1，10-2，10-3的各自的端部，并且这些串行组合都连接到差分放大电路的输出部和反向输入部。理想地，该结构使得每个场效应晶体管的源极或漏极的另一端连接到反向输入部，以及每个电容器的另一端连接到差分放大电路的输出部。与电容10-1，10-2，10-3中，任何一个向场效应晶体管20-1，20-2，20-3的栅极20-13，20-23，20-33中的任何一个施加使得场效应晶体管导通的电势，该电容10-1，10-2，10-3中的任何一个有效地运行以用于存储来自光电转换单元的电荷或电流并且将电荷或电流转换成电压。
图7-1到9-2是描述了与本发明相关的光电转换单元的一些示例的电路图，并且描述了利用双极型晶体管来选择光电转换单元的示例。
图7-1描述了一种结构，其中光电转换元件101(例如，光敏电阻、光电二极管、光电容、或类似的)的一端连接到第一双极型晶体管100-1的第一基极120-1，第一双极型晶体管的第一集电极110-1和第一发射极130-1其中之一充当控制部，另外一个充当输出部，并且需求电势供给装置400或第一集电极110-1连接到光电转换元件的另一端。附图标记102代表的是光输入的图解表示。
图7-2描述了光电转换元件是光电二极管时的情形的电路图，该光电转换元件与由第一双极型晶体管的第一基极，第一集电极和第一基极-集电极结形成的二极管分享区域，从而形成用作光电转换元件的光电晶体管。
图8-1和8-2描述了以下情形下的电路图，在该情形中，图7-1和7-2中描述的结构进一步具有包含第二集电极110-2、第二基极120-2和第二发射极130-2的第二双极型晶体管100-2，第一发射极130-1连接到第二基极120-2，第二发射极130-2、第二集电极110-2和第一集电极110-1中的任何一个充当控制部，以及其余的任何一个充当输出部。图8-1对应于图7-1中描述的电路还具有第二双极型晶体管100-2的情形，以及图8-2对应于图7-2中描述的电路还具有第二双极型晶体管100-2的情形。
图9-1和9-2描述了以下情形下的电路图，在该情形中，图8-1和8-2中描述的结构进一步具有包含第三集电极110-3、第三基极120-3和第三发射极130-3的第三双极型晶体管100-3，第二发射极130-2连接到第三基极120-3，第三发射极130-3、第三集电极110-3、第二集电极110-2和第一集电极110-1中的任何一个充当控制部，以及其余的任何一个充当输出部。图9-1对应于图8-1中描述的电路还具有第三双极型晶体管100-3的情形，以及图9-2对应于图8-2中描述的电路还具有第三双极型晶体管100-3的情形。
图10描述了一种光电转换单元，配置该光电转换单元使得光电转换元件101的一端连接到第三场效应晶体管200-3(或前述开关场效应晶体管)的第三漏极和第三源极其中之一231，第三场效应晶体管的第三栅极233充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个232充当输出部，并且需求电势连接到光电转换元件的另一端，其中，该光电转换元件是电阻随光照而变化的光敏电阻、电压或电流随光照而变化的光电二极管、电容值随光照而变化的光电容或类似的。
图11-1和11-2描述了图7-1和7-2中描述的电路中的光电转换单元，配置该光电转换单元使得第一发射极130-1连接到第三场效应晶体管200-3的第三漏极和第三源极其中之一231，第三场效应晶体管的第三栅极233充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个232充当输出部，并且需求电势连接到光电转换元件的另一端或第一集电极。图11-1对应于图7-1中描述的电路的第一发射极130-1连接到第三场效应晶体管200-3的第三漏极和第三源极其中之一231的情形，以及图11-2对应于图7-2中描述的电路的第一发射极130-1连接到第三场效应晶体管200-3的第三漏极和第三源极其中之一231的情形。
图12描述了图8-2中描述的电路中的光电转换单元，配置该光电转换单元使得第二发射极连接到第三场效应晶体管200-3的第三漏极和第三源极其中之一231，第三场效应晶体管的第三栅极233充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个232充当输出部，并且需求电势连接到第一集电极110-1或第二集电极110-2。
图13描述了图9-2中描述的电路中的光电转换单元，配置光电转换单元使得第三发射极130-3连接到第三场效应晶体管200-3的第三漏极和第三源极其中之一231，第三场效应晶体管的第三栅极233充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个232充当输出部，并且需求电势连接到第一集电极110-31，第二集电极110-2或第三集电极110-3。
下面将对施加到光电转换单元的控制部以输出或关断来自本发明使用的光电转换单元输出部的电荷或电流的电势进行说明。这里，从该输出部输出电荷或电流的所需的控制部电势(有时称为输出控制电势)指的是开通状态电势，以及关断来自该输出部的电荷或电流(尽管是在漏电流的幅度的数量级的电流)的所需的控制部电势(有时称为输出控制电势)指的是关断状态电势。
为了说明的简单，假设用于图7-1到图9-2中描述的光电转换单元中的双极型晶体管满足以下情形。
1、反向电流放大系数(其是集电极正向偏置用作发射极并且发射极反向偏置用作集电极时的电流放大系数)是小于前向电流放大系数的数量级。
2、发射极-基极结的区域小于集电极-基极结的区域，并且施加到发射极-基极结的光量小于施加到光电转换元件的光量(附带地，即使受到光照射，覆盖有发射极金属电极的部分仍然是不起作用的)。
在这种情形中，当发射结反向偏置或集电结正向偏置时，来自光电转换单元的输出部的输出电荷或电流被关断并且处于“关断”状态。与此相反，当发射结正向偏置或集电结反向偏置时，来自光电转换单元的输出部的输出电荷或电流被获取并且处于“开通”状态。附带地，当“电荷从输出部输出时”，由电荷Q除以它的输出时间t得到的电流(平均值是Q/t)在短时间内流过。
在图7-1到9-2中描述的光电转换单元中，当第一发射极130-1(图7-1和7-2的情形)、第二发射极130-2(图8-1和8-2的情形)或第三发射极130-3(图9-1和9-2的情形)充当控制部时，使得具有发射极的双极型晶体管的集电极在等于或大于大约0.7V时反向偏置的电势是关断状态电势。(附带地，在npn晶体管情形中，负电势施加到集电极电势，而在pnp晶体管情形中，正电势施加到集电极电势；在下文中同样适用)。同时，使得集电极正向偏置的电势是开通状态电势，并且从第一、第二或第三集电极和发射极获得光电转换单元的输出电荷或电流。(附带地，在npn晶体管情形中，正电势施加到集电极电势，而在pnp晶体管情形中，负电势施加到集电极电势；在下文中同样适用)。这些电势通常通过选择线从产生电势的脉冲电路馈入到发射极。附带地，当关断状态电势供给到控制部时，选择反向偏置第一发射极的电势作为需求电势供给装置400提供的电势。
在图7-1到9-2中描述的光电转换单元中，当第一集电极110-1(图7-1和7-2，8-1和8-2，9-1和9-2的情形)、第二集电极110-2(图8-1和8-2，9-1和9-2情形)或第三集电极110-3(图9-1和9-2的情形)充当控制部时，使得集电极在等于或大于大约0.7V时是反向偏置的图7-1和7-2情形中的第一发射极130-1，图8-1和8-2情形中的第二发射极130-2，图9-1和9-2情形中的第三发射极130-3的电势是关断状态电势，并且关断来自图7-1到9-2中描述的光电转换单元的输出。(附带地，当双极型晶体管是npn晶体管时，施加负电势，而当双极型晶体管是pnp晶体管时，施加正电势)。同时，使得集电极正向偏置的电势是开通状态电势，并且从第一、第二或第三集电极和第一、第二或第三发射极中被选择的作为光电转换单元的输出部中，获取光电转换单元的输出电荷或电流。(附带地，当双极型晶体管是npn晶体管时，施加正电势，而当双极型晶体管是pnp晶体管时，施加负电势)。
对于图10到图13中描述的光电转换单元，第三场效应晶体管充当光电转换单元的开关，并且因此，光电转换单元中的双极型晶体管主要充当放大功能。第三场效应晶体管的源极和漏极中的另外一个232充当输出部，并且其栅极233充当控制部。因此，具体地，比输出部232的电势超出栅极阈值电压的电势使第三场效应晶体管导通，将该开通状态电势提供给栅极，并且因此，光电转换单元通过输出部232输出电荷或电流。同时，将没有比输出部232电势超出栅极阈值电压的电势提供给栅极以关断第三场效应晶体管，并且因此，来自光电转换单元的输出电荷或电流将从输出部232关断。
本发明可以改善光电转换阵列的灵敏度和感测速度，并且因此可用于拓宽利用光电转换的传感器、办公设备和科研设备的应用领域。本发明可用作高灵敏度光电转换器件或者图像拾取器件，以进行AD转换并且获取作为数字输出的光学信号信息，从而扩大利用范围。
通过根据上述(1)到(4)的运行方法和电路结构，可以达到以下效果。
A、在第三时间段内，在读取对目前选择的光电转换单元进行选择之前的先前选择的光电转换单元后，将使第一场效应晶体管导通的电势提供给第一栅极，并且因此，通过第一场效应晶体管(光电转换阵列的输出部)，以来自差分放大电路输出部的参考电势，驱动差分放大电路的反向输入部和连接到反向输入部的阵列的输出线。因此，擦除先前的读取记录，从而使得可以总是在参考电势读取光电转换单元的电子信息。
通过根据上述(1)到(4)的运行方法和电路结构，可以达到以下效果。
B、其后，在光电转换单元的输出控制电势变成开通状态电势之前，将关断场效应晶体管的电势提供给第一栅极。然后，该单元的输出控制电势变成开通状态电势，使得光电转换单元的输出部向反向输入部提供电流或电荷。因此，由于第一场效应晶体管被关断，所以来自输出部的电流或电荷开始对电容器Cc(这里，电容值也由Cc表示)充电，并且电流的积累电荷Qi存储在电容器中，该电流流入到电容器直到供给电荷Q0和光电转换单元的输出控制电势从开通状态电势变到关断状态电势(即在第一时间段内)。在光电转换单元的输出控制电势变到关断状态电势后，差分放大电路的输出电势基本保持在Vref+(Q0+Qi)/Cc。
C、在差分放大电路的输出电势基本处于稳定状态的时间段内(即第二时间段)，该输出电势几乎不受向光电转换单元的控制部提供开通状态电势或关断状态电势的脉冲所引起的噪声，或馈通噪声的影响。尽管由施加开通状态电势引起的馈通噪声Vno和由施加关断状态电势引起的馈通噪声Vnf在输出中出现，如图6所示，这两种噪声具有大约相等幅度和相反符号，并且因此，最终，在应用脉冲将输出控制电势变为到光电转换单元控制部的关断状态电势之后，馈通噪声对差分放大电路输出电势的影响被减轻。
D、如(11)中描述的，在光电转换单元的输出控制电势变到关断状态电势后的第二时间段内，，通过利用在(1)到(4)的情形中差分放大电路的输出电势基本处于稳定状态的时间段(或在(7)的情形中，差分放大电路的输出电势逐渐变化的时间段内)，对来自连接到光电转换阵列的多个输出线的感测电路的输出连续采样和扫描。因此，可以获取光电转换阵列输出线的交叉列的方向上的电子信息，作为时间-串行信号。
E、如(10)和(12)中描述的，通过利用光电转换单元的输出控制电势变到关断状态电势后，差分放大电路的输出电势基本处于稳定状态的时间段内，连接到光电转换阵列的多个输出线的感测电路输出通过AD转换电路进行AD转换，并且对通过AD转换获取的输出进行连续采样和扫描。因此，可以获取光电转换阵列输出线的交叉列的方向上的电子信息，作为时间-串行信号。
根据上述(2)到(5)，可以达到以下效果。
F、在差分放大电路的输出电势被基本稳定后(或在第二时间段后)，在第三时间段内，将使第一场效应晶体管导通的电势再一次提供给第一栅极，并且同一光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势。因此，可以汲取存储在光电转换单元中的、未完全读取的电荷，并且因此，在下一个读取时间，可以减少由残余电荷引起的电子信息误差。同样，在同一光电转换单元的输出控制电势变到关断状态电势后，提供在此期间第一场效应晶体管导通的时间段。因此，可以将读取线路的电势重置为参考电势，并且因此，在读取下一个光电转换单元时，删去任意光电转换单元的读取电势的之前的记录。
在从光电转换单元读取电子信息之前(或在光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势之前)，光电转换单元的输出部或光电转换阵列的输出线向第一栅极提供使第一场效应晶体管导通的开通状态电势，从而将该电势设置为参考电势。因此，在读取电子信息时，在参考电势Vref开始读取。
G、在读取过程中，甚至当差分放大电路的输出达到上述值Vref+(Q0+Qi)/Cc时，光电转换单元的输出部或光电转换阵列的输出线的电势变化量ΔV1为(Q0+Qi)/Cc/A。这里，A表示差分放大电路的放大系数，并且即时使用简单的电路，该放大系数等于或大于1000也是可行的。因此，当差分放大电路的输出在几伏的量级运行时，电势变化量ΔV1是千分之几伏。因此，在用于电压输出的CMOS光电转换阵列和用于电流输出的光电转换阵列中的任何一个，输出线的杂散电容对读取速度的影响是对使用电阻转换成电压的感测电路的影响的1/1000该感测电路(通常，该影响是1/A)。留存在输出线中的来自光电转换单元的读取信息损失也显著减少。
当感测电路使用电流或电压放大功能，放大系数的变化直接导致来自感测电路的输出电压或电流的变化。但是，在应用本发明的运行方法的感测电路的情形中，假设放大系数是一定程度或较大程度的幅度，即使放大系数变化，感测电路的输出变化也很少并且几乎等于Vref+(Q0+Qi)/Cc。
H、因此，感测电路对形成感测电路的元件参数的变化具有高容忍度，并且因此，该电路可使用少量元件配置并且因而该电路可以是简单的电路结构。这就意味着与输出线数目对应的感测放大阵列的数目可以只占据少量的区域。
因此，可以达到以下效果。
I、根据运行方法(2)和感测电路(5)，可以释放由于读取时间的不充分而留存在光电转换单元中的存储电荷。
J、根据运行方法(3)和感测电路(6)，当向第一栅极提供使第一场效应晶体管关断的电势时，减少由馈通电流通过第一场效应晶体管的栅极-源极或栅极-漏极寄生电容引起的输出线中的干扰，该干扰使得输出线少量偏离参考电势。
尽管已经描述了本发明的优选实施例，但需要理解的是本发明并不局限于这些实施例，可以由本领域技术人员进行各种修改或变化，只要这些修改或变化在权利要求限定的本发明范围内。
Claims (22)
1.一种感测电路运行方法，
该感测电路包括：
包含反向输入部，非反向输入部和输出部的差分放大电路；
连接在该反向输入部与该输出部之间的电容器；以及
包含第一源极、第一漏极和第一栅极的第一场效应晶体管，
其中，该第一源极和该第一漏极其中之一连接到反向输入部，并且该第一源极和该第一漏极中的另外一个连接到输出部，
其中，对该非反向输入部提供参考电势，
光电转换单元的输出部输出电流或电荷，并连接到该反向输入部，但是当所述光电转换单元的输出部连接到光电转换阵列的输出线时，该输出线连接到该反向输入部，
配置该光电转换单元使得当提供给光电转换单元的控制部的输出控制电势是关断状态电势时，该光电转换单元的输出部不输出电子信息，使得当输出控制电势变到开通状态电势时，该输出部输出作为电流或电荷的电子信息，
在该光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势之前，使第一场效应晶体管关断的电势提供给该第一栅极，
将该光电转换单元的输出控制电势变到该开通状态电势，并且因此，在第一时间段内，该光电转换单元的输出部向反向输入部提供电流或电荷，
在第二时间段内，该光电转换单元的输出控制电势保持在关断状态电势，因此保持该差分放大电路的输出部的电势，并且
随后在第三时间段内，使该第一场效应晶体管导通的电势提供给该第一栅极，以及在此之后，使该第一场效应晶体管关断的电势提供给该第一栅极。
2.根据权利要求1的感测电路运行方法，其中
当在第三时间段内同一光电转换单元的输出控制电势已经变到开通状态电势之后，输出控制电势变到关断状态电势。
3.根据权利要求1的感测电路运行方法，其中
根据权利要求1的感测电路进一步包括包含第二源极、第二漏极和第二栅极的第二场效应晶体管，该第一场效应晶体管的第一源极和第一漏极的该其中之一从反向输入部断开，并且连接到该第二场效应晶体管的第二源极和第二漏极其中之一，该第二场效应晶体管的第二源极和第二漏极中的另外一个连接到反向输入部，以及使该第二场效应晶体管导通的电势提供给该第二场效应晶体管的第二栅极。
4.一种感测电路，包括：
包含反向输入部，非反向输入部和输出部的差分放大电路；
连接在该反向输入部与该输出部之间的电容器；以及
包含第一源极、第一漏极和第一栅极的第一场效应晶体管，
其中，该第一源极和该第一漏极其中之一连接到反向输入部，并且该第一源极和该第一漏极中的另外一个连接到该输出部，
对该非反向输入部提供参考电势，
光电转换单元的输出部输出电流或电荷，并连接到反向输入部，但是，当所述光电转换单元的输出部连接到光电转换阵列的输出线时，该输出线连接到反向输入部，
配置光电转换单元使得当提供给光电转换单元的控制部的输出控制电势是关断状态电势时，光电转换单元的输出部不输出电子信息，使得当输出控制电势变到开通状态时，该输出部输出电流或电荷，
在该光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势之前，使第一场效应晶体管关断的电势提供给该第一栅极，
该光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势，并且因此，在第一时间段内，该光电转换单元的输出部向反向输入部提供电流或电荷，
在第二时间段内，该光电转换单元的输出控制电势保持在关断状态电势，因此在要求的时间内保持差分放大电路的输出部的电势，并且
随后，在第三时间段内，使该第一场效应晶体管导通的电势提供给该第一栅极，以及在此之后，使该第一场效应晶体管关断的电势提供给该第一栅极。
5.根据权利要求4的感测电路，其中
当在第三时间段内同一光电转换单元的输出控制电势已经变到开通状态电势之后，该输出控制电势变到该关断状态电势。
6.根据权利要求4的感测电路，进一步包括包含第二源极、第二漏极和第二栅极的第二场效应晶体管，其中
该第一场效应晶体管的第一源极和第一漏极其中之一从该反向输入部断开，并且连接到该第二场效应晶体管的第二源极和第二漏极其中之一，该第二源极和该第二漏极中的另外一个连接到反向输入部，以及使第二场效应晶体管导通的电势提供给该第二场效应晶体管的第二栅极。
7.一种感测电路，包括：
包含反向输入部，非反向输入部和输出部的差分放大电路；
连接在该反向输入部与该输出部之间的电容器；以及
连接在该反向输入部与该非反向输入部之间的电阻元件，
其中电容器的电容值与电阻元件的电阻值的乘积不小于第一时间段的值且也不大于第二时间段的值，
对非反向输入部提供参考电势，
光电转换单元的输出部输出电流或电荷，并连接到该反向输入部，但是，当所述光电转换单元的输出部连接到光电转换阵列的输出线时，该输出线连接到反向输入部，
配置光电转换单元使得当提供给光电转换单元的控制部的输出控制电势是关断状态电势时，光电转换单元的输出部不输出电子信息，使得当输出控制电势变到开通状态电势时，该输出部输出电流或电荷，以及
该光电转换单元的输出控制电势变到开通状态电势，并且因此，在第一时间段内，该光电转换单元的输出部向该反向输入部提供电流或电荷，以及在所述第二时间段内，该光电转换单元的输出控制电势变到关断状态电势并且保持在关断状态电势，由此从差分放大电路的输出部读取电子信息。
8.一种光电转换阵列，包括：
多个光电转换单元，每个光电转换单元包含输出部和控制部；
多个输出线，在第一方向延伸；以及
根据权利要求4到7中任何一项的多个感测电路，
其中，被设置在第一方向的多个光电转换单元中的一个或多个在输出部连接到多个输出线中的一个，以及根据权利要求4到7中任何一项的多个感测电路之一在反向输入部连接到该多个输出线中的该一个。
9.根据权利要求8的光电转换阵列，进一步包括：
多个选择线，在与该第一方向相交的第二方向延伸；以及
选择线驱动电路，驱动该选择线，
其中，被设置在第二方向的多个光电转换单元中的一个或多个在控制部连接到该多个选择线中的一个，并且该选择线驱动电路向该多个选择线顺序地提供光电转换单元的输出控制电势的关断状态电势及其开通状态电势，以及进一步地提供其关断状态电势。
10.根据权利要求9的光电转换阵列，进一步包括：
多个AD(模拟到数字)转换电路，每个AD转换电路包括连接到多个感测电路的相应的一个输出部的输入部，
其中，在该选择线驱动电路向该选择线提供关断状态电势的时间段内，获取该多个感测电路的输出电势并且对其进行AD转换。
11.根据权利要求9的光电转换阵列，进一步包括：
多个扫描电路，每个扫描电路包括连接到多个感测电路的相应的一个输出部的输入部，
其中，在该选择线驱动电路向该选择线提供关断状态电势的时间段内，获取该多个感测电路的输出电势并且对其进行扫描。
12.根据权利要求10的光电转换阵列，其中
多个AD转换电路中的每个进一步包括输出部，以输出经过AD转换得到的数字信号，并且提供多个扫描电路，以选择线驱动电路向选择线提供关断状态电势的时间段内获取并且扫描来自该多个AD转换电路的数字输出，每个扫描电路包括连接到多个感测电路的相应的一个输出部的输入部。
13.根据权利要求8的光电转换阵列，其中
该多个光电转换单元中的每个包括该输出部和该控制部，每个光电转换单元配置为使得光电转换元件的一端连接到第一双极型晶体管的第一基极，该第一双极型晶体管的第一集电极和第一发射极其中之一充当控制部，另外一个充当输出部，并且需求的电势供给装置或第一集电极连接到该光电转换元件的另一端，以及
该光电转换元件是电阻随光照而变化的光敏电阻，电压或电流随光照而变化的光电二极管，以及电容值随光照而变化的光电容的其中之一。
14.根据权利要求13的光电转换阵列，其中
配置光电转换单元使得光电转换元件由第一双极型晶体管的第一基极，第一集电极和第一基极-第一集电极结形成。
15.根据权利要求13的光电转换阵列，其中
该光电转换单元进一步具有包含第二集电极、第二基极和第二发射极的第二双极型晶体管，该第一发射极连接到该第二基极，该第二发射极、该第二集电极和该第一集电极中的任何一个充当控制部，以及其余中的一个充当输出部。
16.根据权利要求14的光电转换阵列，其中
该光电转换单元进一步具有包含第二集电极、第二基极和第二发射极的第二双极型晶体管，该第一发射极连接到该第二基极，该第二发射极、该第二集电极和该第一集电极中的任何一个充当控制部，以及其余中的一个充当输出部。
17.根据权利要求15的光电转换阵列，其中
该光电转换单元进一步具有包含第三集电极、第三基极和第三发射极的第三双极型晶体管，该第二发射极连接到该第三基极，该第三发射极、该第三集电极、该第一集电极和该第二集电极中的任何一个充当控制部，以及其余中的一个充当输出部。
18.根据权利要求16的光电转换阵列，其中
该光电转换单元进一步具有包含第三集电极、第三基极和第三发射极的第三双极型晶体管，该第二发射极连接到该第三基极，该第三发射极、该第三集电极、该第一集电极和该第二集电极中的任何一个充当控制部，以及其余中的一个充当输出部。
19.根据权利要求8的光电转换阵列，其中
该多个光电转换单元中的每个包括该输出部和该控制部，每个光电转换单元配置为使得光电转换元件的一端连接到第三场效应晶体管的第三漏极和第三源极其中之一，该第三场效应晶体管的第三栅极充当控制部，该第三漏极和该第三源极中的另外一个充当输出部，并且需求电势连接到该光电转换元件的另一端，以及
该光电转换元件是电阻随光照而变化的光敏电阻，电压或电流随光照而变化的光电二极管，以及电容值随光照而变化的光电容的其中之一。
20.根据权利要求13和14中任一项的光电转换阵列，其中
配置该光电转换单元使得该光电转换单元的第一发射极连接到第三场效应晶体管的第三漏极和第三源极其中之一，该第三场效应晶体管的第三栅极充当控制部，该第三漏极和该第三源极中的另外一个充当输出部，并且需求电势连接到该第一集电极。
21.根据权利要求15和16中任一项的光电转换阵列，其中
配置该光电转换单元使得该光电转换单元的该第二发射极连接到第三场效应晶体管的第三漏极和第三源极其中之一，第三场效应晶体管的第三栅极充当控制部，第三漏极和第三源极中的另外一个充当输出部，并且需求电势连接到该第一集电极或该第二集电极。
22.根据权利要求17和18中任一项的光电转换阵列，其中
配置该光电转换单元使得该光电转换单元的第三发射极连接到第三场效应晶体管的第三漏极和第三源极其中之一，该第三场效应晶体管的第三栅极充当控制部，该第三漏极和该第三源极中的另外一个充当输出部，并且需求电势连接到该第一集电极，第二集电极或第三集电极。
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