DE2933412B2

DE2933412B2 - Festkörper-Abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2933412B2
Application number: DE2933412A
Authority: DE
Inventors: Haruhisa Kokubunji Tokyo Ando; Masaharu Hachioji Tokyo Kubo; Masaaki Hachioji Tokyo Nakai; Shinya Kokubunji Tokyo Ohba; Iwao Kodaira Tokyo Takemoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-08-17
Filing date: 1979-08-17
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2933412C3; DE2933412A1; GB2030026A; FR2433868B1; NL184592C; US4267469A; NL7906225A; FR2433868A1; CA1124843A; NL184592B; GB2030026B

Description

Vsub S V_l - Vtd

7. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (6) über einen Erdanschluß oder eine externe Spannungsquelle, und eine zweite Elementschaltung (61) angeschlossen ist.

8. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach einem

der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalabtastschaltung eine Funktion der Verbindung der zweiten Leitung (6) mit einer externen Spannungsquelle oder einem Erdanschluß hat, wenn das Vertikalschaltelement durch den Vertikalabtastimpuls in einen Sperrzustand gebracht wird.

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung, wie sie gemäß der deutschen

π Offenlegungsschrift 28 47 992 zum Stand der Technik gehört.

Zuerst soll anhand von Fig. 1 ein bei Festkörper-Abbildungsvorrichtungen auftretendes Problem erläutert werden. F i g. 1 ist ein Prinzipschaltbild eines bekannten

2Ii Festkörper-Flächensensors. Der Sensor umfaßt einen lichtempfindlichen Teil, der aus einer großen Anzahl von in einer Matrix angeordneten Photodioden 1 besteht, Vertikalschalt-lsolierschichtfeldeffekttransistoren (im folgenden als MOSFETs bezeichnet) 2 und

_>-> Horizontalschalt-MOSFETs 3, die zum Auslesen von in den Photodioden 1 gespeicherten optischen Signalen dienen, sowie ein Schieberegister 4 einer Vertikalabtastschaltung und ein Schieberegister 5 einer Horizontalabtastschaltung, die dazu dienen, die einzelnen Schalter in

κι der richtigen Reihenfolge umzuschalten. 6 bezeichnet eine Vertikalabtastleitung, 7 eine Vertikalsignalausgangsleitung, 8 eine Horizontalabtastleitung, 9 eine Horizontalsignalausgangsleitung, 10 einen Ausgang, 11 einen Ausgangs-Lastwiderstand und 12 eine Spannungs-

i> quelle für Video-Ausgangssignale. Bei den Vertikal- und Horizontal MOSFETs geschieht das Schalten dadurch, daß von den einzelnen Stufen der Schieberegister herkommende Abtastimpulse auf die Gates der MOSFETs gegeben werden.

Liegen bei dieser Festkörper-Abbildungsvorrichtung die in einer Photodiode 1, auf die intensives Licht mit einer einen bestimmten Wert übersteigenden Anzahl von Photonen einfällt, zu speichernden Ladungen über dem Sättigungswert, so überschwemmen sie die Vertikalsignalausgangsleitung 7 und beeinträchtigen das Auslesen der mit der gleichen Signalausgangsleitung 7 verbundenen anderen Photodioden 1. Dies führt zu der Überstrahlung (Blooming) genannten Erscheinung, bei der auf dem Bildschirm weiße Streifen erscheinen, so

so daß die Bildqualität merklich verschlechtert ist.

Bei der eingangs erwähnten Bildaufnafimevorrichlung nach der Offenlegungsschrift 28 47 992 besteht eine Gegenmaßnahme darin, daß an die mit den Horizontalschaltelementen verbundenen ersten Leitun-

^r)5 gen und/oder an die mit der Vertikalabtastschaltung verbundenen zweiten Leitungen jeweils aus einem Feldeffekttransistor bestehende Klemmschaltungen angeschlossen sind, die überschüssige Ladungen von den Photodioden über die betreffenden Leitungen abziehen sollen. Diese Feldeffekttransistoren werden während der Horizontal-Austastperiode aufgestcuert und verbinden dabei die genannten Leitungen mit einer Spannungsquelle. Da jedoch die Horizontal-Austastperiode im Verhältnis zum gesamten Abtastzyklus klein ist, steht

<>5 zur Ableitung überschüssiger Ladungen nur eine sehr kurze Zeitspanne zur Verfugung. Ferner erfordern die zusätzlichen Feldeffekttransistoren, deren Steuer- und Ausgangselektroden freiliegen müssen, sowie die mit

diesen Elektroden verbundenen Leitungen zusätzlichen Platz, der den Gesamt-Platzbedarf der Abbildungsvorrichtung erhöht.

Eine weitere Maßnahme zur Vermeidung des »Überstrahlens« bei einer Abbildungsvorrichtung ist aus der deutschen Auslegeschrift 23 49 522 bekannt. Diese Abbildungsvorrichtung arbeitet jedoch nach dem Prinzip ladungsgekoppelter Schaltunger und entspricht daher nicht der Vorrichtung nach der eingangs bezeichneten Gattung. Außerdem sind hier zum Ableiten überschüssiger Ladungen zwischen den einzelnen Schutzbt;tichen streifenförmige Kanalbegrenzungen vorgesehen, deren mittlerer Teil jeweils von einer Diffusionszone gebildet wird. Die dadurch bewirkte Verbreiterung der Kanalbegrenzungen geht wiederum auf Kosten der Integrationsdichte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung den Überstrahlungs-Effekt durch eine platzsparende Schaltung zu vermeiden, die eine möglichst vollständige Entfernung überschüssiger Ladungen gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im K.erinzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Die danach vorgesehenen, den einzelnen Photoelementen zugeordneten Klemmschaltungen sind jeweils an die nachfolgend getastete Zeile angeschlossen. Daher sind sie über die gesamte Zeitspanne von der Tastung dieser nachfolgenden Zeile bis zur erneuten Tastung dt jenigen Zeile, mit der die ihnen zugeordneten Photoelemente verbunden sind, aktiv, so daß genügend Zeit zur restlosen Abführung aller gebildeten Überschußladungen zur Verfügung steht. Da die Klemmschahungen keine externe Verdrahtung erfordern, können sie ferner unter den mit den Horizontalschaltelementen verbündenen ersten Leitungen angeordnet sein und beanspruchen somit keinen zusätzlichen Platz.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nächstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

I-" i g. 1, auf die oben schon Bezug genommen wurde, ein schematisches Schaltbild einer Fes'.körper-Abbildungsvorrichtung,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Festkörper-Abbildungsvorrichtung,

F i g. 3 ein Impuls-Zeitdiagramm, welches die Beziehung zwischen einen: Horizontalabtastimpuls H_h einem Vertikalabtastimpuls V, und der Spannung einer Photodiode A der in Fig. 2 gezeigten Festkörper-Abbildungsvorrichtung zeigt,

Fig.4A ein Schaltbild eines ersten Beispiels für den Aufbau eines Schieberegisters einer Vertikalabtastschaltung zur Verwendung in der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 4B ein Schaltbild eines zweiten Beispiels für den Aufbau des Schieberegisters der Vertikalabtastschaltung zur Verwendung in der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fi g. 4C ein Schaltbild eines dritten Beispiels für den Aufbau des Schieberregisters d"T Vertikalabtastschaltung zur Verwendung in der Feslköipcr-Abbiklungsvor richtung gemäß der Erfindung,

fig. 5A eine schematische Darstellung eines [Beispiels einer Klemmschaltung zur Verwendung in der Festkörper-Abbildiinpsvorrichuing gemäß der Erfin

dung, wobei das Beispiel eine P-N-Flächendioue verwendet,

Fig. 5B und 5C schematische Darstellungen von Beispielen der Klemmschaltung zur Verwendung in der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei jedes der Beispiele einen MOSFET verwendet.

F i g. 5D eine schematische Darstellung eines Beispiels der Klemmschaltung zur Verwendung in der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei das Beispiel eine Schottky-Diode verwendet,

F i g. 6 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung, welche unter Verwendung der durch eine Diode gebildeten Klemmschaltung aufgebaut ist,

F i g 7 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung, welche unter Verwendung der durch einen MOSFET gebildeten Klemmschaltung aufgebaut ist,

F i g. 8 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der Festkörper-'Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher eine Klemmschaltung auch in einer Vertikalabtastleitung enthalten ist,

F i g. 9 eine Schnittansicht, die den Elementaufbau eines Bildelementbereichs, der eine Photodiode, einen Vertikalschalt-MOSFET und die Klemmschaltung enthält, bei Ausbildung der in F i g. 7 gezeigten Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung in integrierter Schaltungsbauweise zeigt,

F i g. 10 eine Schnittansicht, die einen Elementaufbau zeigt, wenn im Elementaufbau der F i g. 9 die Photodiode durch ein Element mit MIS-(Metall-lsolator-Halbleiter-)Aufbau ersetzt ist.

F i g. 2 ist ein Schaltbild zur Erläuterung der Erfindung.

In Fig. 2 bezeichnet 1 eine Photodiode, 2 einen Vertikalschalt-MOSFET, 3 einen Horizoniaischait-MOSFET, 4 ein Schieberegister einer Vertikalabtastschaltung, 5 ein Schieberegister einer Vertikalabtastschaltung, 6 (Vi, V2,...) eine Vertikalabtastleitung, 7 eine Vertikalsignalausgangsleitung, 8 (H], H₂, ...) eine Horizontalabtastleitung, 9 eine Horizontalsignalausgangsleitung, 10 einen Ausgang, 11 einen Ausgangs-Belastungswiderstand und 12 eine Spannungsquelle für ein Video-Ausgangssignal. Wie in Fig. 3, die eine Impuls-Zeitübersicht ist, gezeigt, liefert das Schieberegister^! der Vertikalabtastschaltung nacheinander Impulse Vi, V2, Vj, V₄, ... und das Schieberegister 5 der Honzqntalabtastschaltung Impulse in der Reihenfolge Wi, W₂,77₃,...

Dies sind die gleichen wie im Beispiel der bekannten Schaltung der Fig. 1. Gemäß der Erfindung ist eine durch eine Diode oder einen Transistor gebildete Klemmschaltung 21 zwischen der Photodiode 1, die durch den mit der /-ten Vertikalabtastleitung V₁ verbundenen Vertikalschalt-MOSFET ausgelesen wird, und der f/+1)-ten Vertikalabtastleitung V₁₊, der nachfolgenden Stufe angeordet. Hierdurch werden, wenn die Photodiode 1 der /-ten Stufe ein Potential angenommen hat, das um die Schwellenspannung Vm der Klemmschaltung 21 niedriger als das der Vertikalabtastleitung 6 der (Y+1)-ten Stufe ist, diese spezielle Photodiode 1 und die Vertikalabtastleitung 6 der nachfolgenden Stufe elektrisch miteinander verbunden. In aniieren Fällen, insbesondere wenn die Spannung der Vertikalabtastleitung 6 niedriger als diejenige der Photodiode 1 ist, sind die Photodiode und die

Vcrtikakibtiistlcitung clcklrisch voneinander getrennt.

Das Schieberegister 4 der Vcrtikalabtastschaltung ist in eine Schaltungsanordnung gebracht, bei der. wenn der Vertikalschalt-MOSFET 2 im Sperrzustand ist. die mit seinem Gate verbundene Leitung mit einer äußeren Spannungsqucllc von beispielsweise ungefähr 1 V oder mil Erde mit niedriger Impedanz verbunden ist. Solche .Schaltungsanordnungen sind in Fig. 4A bis 4C gezeigt. Die Schaltungsanordnung der Fig. 4A ist bekannt. Sie ist aus Inverterschaltungen, von denen jede aus MOSFETs41 und 42 besteht, und Übertragungs-Gatterschaltungen, von denen jede aus einem MOSFET 43 besteht, aufgebaut. Taktimpulse Φι und Φ₂ werden über zugehörige Leitungen Φι und Φ2 abwechselnd auf die Übertragungs-Gatterschaltungen gegeben. Vo bezeichne! eine Spannungsverorgungsleitung, Kv eine Erdleitung und Φ,_η einen Impulseingang. Hinsichtlich der Fcstkörper-Abbildungsvorrichtung werden Impulse auf bei 6 in der Figur angegebenen Ausgangsleitungen als Vertikalabtastimpulse verwendet. Das Beispiel der Fig.4B ist derart, daß jeder Inverter mit einem Source-Folger in Bootstrap-Schaltungsanordnung, bestehend aus MOSFETs 44 und 45, versehen ist. Dadurch ist die Schaltung unempfindlich gegen Pegelschwankungen und Spannungsschwankungen, so daß in den einzelnen Ausganssignalen Wellenformschwankungen. insbesondere Amplitudenschwankungen, eliminiert sind. Fig.4C zeigt ein Beispiel einer Schaltung für den Fall, wo gewünscht wird, daß der hohe und niedrige Pegel des Vertikalabtastimpulses in die Spannung Vo bzw. Vs umgewandelt wird. Wenn Transistoren 46 im Nichtsättigungsbereich betrieben werden, lassen sich die Schwankungen des hohen und niedrigen Pegels der entsprechenden Ausgangsimpulse eliminieren.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 unter Betrachtung der Photodiode A in F i g. 2 beschrieben.

Seien nun Vn und Vi der hohe Pegel des Horizontalabtastimpulses Hi und der niedrige Pegel des Vertikalabtastimpulses V₁. Sei außerdem Ki die Video-Vorspannung des Ausganges. Im einzelnen äst angenommen, daß V„=9 V, V, = l V und W=I V. Hinsichtlich anderer numerischer Werte ist angenommen, daß die Schwellenspannung Vio der Klemmschaltung 21 0,5 V und die Schwellenspannung V_n des Vertikalschalt-MOSFET 1.5 V ist. Aus Gründen der Einfachheit ist angenommen, daß die MOSFETs N-Kanal-MOSFETs sind und keinen Substratvorspannungseffekt haben. _

(1) Wenn der Vertikalabtastimpuls V₂ und auch der Horizontalabtastimpuls H2 geliefert wird, werden in der Photodiode A gespeicherte Signalladungen auf den Ausgang 10 ausgelesen und die Photodiode A auf die Video-Spannung W(=l V)gesetzt. _

(2) Wenn nachfolgend der Vertikalabtastimpuls Vj geliefert wird, nimmt die Leitung V₃ das hohe Potential Vn ( = 9 V) an, so daß die Klemmschaltung 21 in den leitenden Zustand fällt und die Photodiode A rückgesetzt bzw. auf die folgende Spannung voraufgeladen wird:

Vr = Vh - Vm (1)

Dabei ist V_H=9 V und Wo=0.5 V. Deshalb ist V« = 8,5 V

und die Photodiode A wird auf 8.5 V rückgesetzt. Der gleiche Vorgang wird auch bei den anderen Photodioden bewirkt, die in der gleichen Zeile wie die Photodiode Λ liegen.

(3) Mit Wegnahme des Veriikalabiastimpulses V) nimmt die Leitung V₍ die Spannung V/. (= I V) an. die niedriger als die Spannung der Photodiode A ist. so daß , die Klemmschaltung 21 in den .Sperrzustand geht. Gleich/eilig ist auch der Vcrlikalschalt-MOSFET im Spenvustand. Das Speichern von Signalladungen beginnt also in dem Zeitpunkt, in dem der Vertikalabtiistimpuls Vi verschwunden ist.

in (4) Die Speicherung von Signalladungen schreitet fort bis zu einem Zeitpunkt, unmittelbar bevor der Vcrtikalabtastimpuls V₂ im nächsten Zyklus (Bild) geliefert wird, und das Potential V_A der Photodiode A sinkt in Abhängigkeit vom einfallenden Licht.

η (5) Im Falle eines solchen Ausmaßes an einfallendem Licht, daß eine Uberstrahlung nicht herbeigeführt wird, werden die Sigrialladungen bei Lieferung der Vertikalabtastimpulse V₂ sowie des Horizontalabtastimpulses TJ₂ übergeben und die Photodiode A auf die Videospan-

2Ii nung W( = l V) gesetzt.

(6) Bei der bekannten Vorrichtung nimmt mit Eintritt des die Uberstrahlung hervorrufenden intensiven Lichts das Potential der Photodiode A mehr und mehr ab und nähert sich einem Potential, das man erhält, indem man

r> das eingebaute Potential V_h, der Flächendiode (0,6 V) vom Substratpotential V_A-//«( = 0 V) subtrahiert.

(7) In dieser Hinsicht ist bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung das Potential der Vertikalabtastleitung 6 V; (=1 V). Wenn daher das Potential der Photodiode A

μ niedriger als

Vc= V,.- Vm (2)

werden will, beginnt die Klemmschaltung 21 zu arbeiten, so daß die Überschußladungen durch die Vertikalabtastr> leitung 6 der nachfolgenden Stufe aufgenommen werden und die Photodiode A auf das Potential Vj- der Gleichung (2) geklemmt wird. Da im vorliegenden Fall Vi = 1 V und Wd= 0,5 V, beträgt das Potential V<

Vc = 0,5 V.

Wenn nachfolgend der Impuls V₂ geliefert wird, wird die Photodiode .4 auf die Videospannung gesetzt und die Signalladungen werden übergeben.

Obiges entspricht dem Arbeitsprinzip der erfindungs-

<r> gemäßen Vorrichtung, nach welchem ein festglegter Überschwemmungsableitungsvorgang ohne eine gesonderte Verdrahtung möglich ist.

Hinsichtlich der Klemmschaltung 21 zeigen die Fig. 5A. 5B, 5C und 5D Elemente, die diese bilden

w können. Fig. 5A zeigt eine P-N-Flächendiode 22, F i g. 5B einen MOSFET 23, F i g. 5C einen Durchgreiftransistor (MOSFET ohne Gate-Borspannung) 24 und F i g. 5D eine Schottky-Diode 25. In allen Figuren bezeichnet 6' die Vertikalabtastleitungsseite und Γ und die Photodiodenseite. Alle dargestellten Beispiele der F i g. 5A bis 5D betreffen einen Si-Sensor. der N-Kanal-MOSFETs verwendet. Bei einem Si-Sensor, der P-Kanal-MOSFETs verwendet, sind die Polaritäten der Dioden in den F i g. 5A und 5D umgekehrt

w) Durch Verwendung irgendeines der in F i g. 5A bis 5D gezeigten Schaltkreiselemente bei der Klemmschaltung 21 in F i g. 2 läßt sich die Erfindung realisieren.

Die F i g. 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung für die Fälle der Verwendung der P-N-Flächendiode 22 der F i g. 5A bzw. des MOSFET 23 der F i g. 5B als Klemmschaltung 21 der F i g. 2.

Wie man aus Gleichung (2) erkennt ist es in beiden Fällen wirkungsvoller, wenn die Substratspannung W,;/ß

niedriger als die Spannung V₁ aus Gleichung (2) ist. Das heißt, es ist also vorzuziehen, wenn folgende Bedingung gill:

Vsi ,„ < V₁, - V_n,

Bei Einfall intensiven Lichts fließen die zur Überstrahlung gehörigen Ladungen durch eine in F i g. 8 gezeigte Klemmschaltung 23 in die Vertikalabtastleitung b. Dementsprechend wird die Fähigkeit, die Ladungen aufzunehmen, vom Schieberegister 4 der Vertikalabtastschaltung gefordert. In Anbetracht des Schaltungssystems ist jedoch obige Bedingung nicht stets erfüllt. In einem solchen Fall kann, wie in Fig.8 gezeigt, eine Klemmschaltung 61 in der Vertikalabtastleitung 6 eingebaut sein. Die Klemmschaltung ist hierbei als MOSFET aufgebaut. Die zur Überstrahlung gehörigen Ladungen werden über einen Anschluß 62 durch die Klemmschaltung 61 nach außen abgenommen. Eine Beeinträchtigung des Schieberegisters der Vertikalabtastschaltung ist also nicht gegeben, so daß es auch keine besonderen Fähigkeiten benötigt. Der Anschluß 62 ist mit Erde oder einer externen Spannungsquelle verbunden, deren Spannung größer als die Schwellenspannung der Klemmschaltung 61 ist.

Wie aus obiger detallierten Beschreibung hervorgeht, können gemäß der Erfindung die Überschußladungen, die die Ursache für die Überstrahlung darstellen, abgezogen werden, ohne daß irgendeine zusätzliche Verdrahtung zur Abnahme der die Photodiode überschwemmenden Überschußladungen vorgesehen werden müßte.

F i g. 9 zeigt einen Elementschnitt eines den Vertikalschalt-MOSFET 2, die Photodiode 1 und die Klemmschaltung enthaltenden Bereichs (eines einem Bildelement entsprechenden Bereichs), wenn die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform der Festkörper-Abbildungsvorrichtung als integrierte Schaltung aufgebaut ist. In Fig.9 bezeichnet 91 ein Si-Substrat mit P-Leitung, welches eine Fremdstoffdichte von 1 ■ 10¹⁵ bis 2 ■ 10^lb/cm³ hat, und 92 einen dicken (1 μηι oder dergleichen) Isolationsfilm (aus SiO₂ oder dergleichen), der die angrenzenden Bildelementbereiche isoliert. 93 und 94 bezeichnen N+ -Fremdstoffbereiche (mit einer Fremdstoffdichte von 10¹⁹ bis W²⁰ZCm³), die als Drain bzw. Source des Vertikalschalt-MOSFET dienen. Eine P-N-Flächendiode 1 ist aus dem N+ -Bereich 94 und dem P-Suhstrat 91 aufgebaut. 902 und 97 bezeichnen den Gate-Isolationsfilm (aus SiO₂ oder dergleichen und mit ^r, einer Dicke von ungefähr 74 nm)bzw.die Gate-Elektrode (aus polykristallinem Si oder dergleichen und mit einem Schichtwidersland von 15 bis 20 Ω) des Vertikalschalt-MOSFET 2. Der MOSFET 23, der die Klemmschaltung bildet, ist aus N + -Fremdstoffberei-

K) chen (mit einer Fremdstoffdjchte von 10'** bis 10²⁰/cm^!) 94 und 95, die als Drain- bzw. Sourcebereich dienen, einem Gate-Isolationsfilm (aus SiO₂ oder dergleichen und mit einer Dicke von ungefähr 75 nm) 901 und einer Gate-Elektrode (aus polykristallinem Si oder derglei-

i¹) chen und mit einem Schichtwiderstand von 15 bis 20 Ω) 96 aufgebaut. In F i g. 9 bezeichnet 98 eine polykristalline Si-Schicht (mit einem Schichtwiderstand von 30 Ω) und 99 eine Al-Schicht, wobei eine aus diesen Schichten bestehende Doppelschichtelektrode die Vertikalsignalausgangsleitung 7 ausbildet. Bei 90 in Fig.9 ist ein PSG-(Phosphorsilikatglas-)Film gezeigt.

Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher eine auf einem Isolierschichtaufbau (MOS-Aufbau) basierende Inversionsschicht für die Photodiode 1 im in Fig. 9 gezeigten Bildelemenlaufbau verwendet wird. In Fig. 10 bezeichnet 101 eine Gate-Elektrode (Transparcntelektrode aus SnO₂, polykristallinem Si oder dergleichen), 102 und 103 Gate-Isolationsfilme (aus SiO₂ oder dergleichen) und 104 einen Spannungsanschluß

«ι zum Vorspannen der Gate-Elektrode des MOS-Aufbaus. Wenn das Element mit MOS-Aufbau als die Photodiode wie bei der Vorrichtung der Fig. 10 verwendet wird, bestehen die Vorteile, daß Ladungen im Falle des Rücksetzens der Photodiode 1 wenig

Γι verändert werden und daß das Signal-Rauschverhältnis verbessert ist.

Wie sich aus obiger Beschreibung ergibt, läßt sich mit der Erfindung eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung verwirklichen, bei der die die Ursache für die Überstrahlung bildenden Überschußladungen herausgezogen werden können, ohne daß die Notwendigkeit einer zusätzlichen Verdrahtung zur Aufnahme der die Photodiode überschwemmenden Überschußladungen besteht.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Festkörper-Abbildungsvorrichtung mit in Zeilen und Spalten angeordneten Photoelementen (1) und diesen jeweils zugeordneten Venikalschaltelementen (2), einer Gruppe von ersten Leitungen (7), deren jede die Ausgänge aller Vertikalschaltelemente (2) einer Spalte mit einem gemeinsamen Horizontalschaltelement (3) verbindet, einer an die Ausgänge sämtlicher Horizontalschaltelemente (3) angeschlossenen Ausgangsleitung (9), einer Gruppe von zweiten Leitungen (6), deren jede die Steueranschlüsse aller Vertikalschaltelemente (2) einer Zeile miteinander verbindet, einer Horizontalabtastschaltung (5), die Horizontalabtastimpulse auf die Steueranschlüsse der Horizontalschaltelemente (3) gibt, einer Vertikalabtastschaltung (4), die Vertikalabtastimpulse über die zweiten Leitungen (6) auf die Steueranschlüsse der Vertikalschaltelemente (2) gibt, sowie Klemmschaltungen (21) zum Abziehen von Überschußladungen von den Photoelementen (1), dadurch gekennzeichnet, daß jedem Photoelement (1) eine eigene Klemmschaltung (21) zugeordnet ist, die den Ausgang des Photoelements (1) mit der zweiten Leitung (6) der nachfolgend getasteten Zeile verbindet.

2. Festkörper-Abbüdungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschaltung (21) aus einer P-N-Flächendiode (22), einem MOSFET (23), einem Durchgreiftransistor (24) oder einer Schottky-Diode (25) aufgebaut ist.

3. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemente, Horizontalschaltelemeiite, Vertikalschaltelemente, die Horizontalabtastschaltung, die Vertikalabtastschaltung und die Klemmschaltungen (21) in einem Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers (91) eines ersten Leitungstyps angeordnet sind.

4. Festkörper-Abbildungsvori'ichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoelement eine P-N-Flächendiode (1) ist, welche aus dem Halbleiterkörper (91) und einem Fremdstoffbereich (94) eines zweiten, zum ersten entgegengesetzten Leitungstyps aufgebaut ist, der entweder als Source oder Drain eines Isolierschicht-Feldeffekttransistors dient, der als Vertikalschaltelement dient.

5. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoelement ein Isolierschichtelement ist und sein Teil für den Empfang von Licht eine unter einer Gate-Elektrode des Isolierschichtelements ausgebildete Inversionsschicht ist.

6. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit Vi. als dem unteren Spannungspegel des Vertikalabtastimpulses, Vtd der Schwellenspannung der Klemmschaltung (21) und Vsub der Substratspannung des Halbleiterkörpers (91), die folgende Bedingung gilt: