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Fotodetektor
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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Fotodetektor, insbesondere
zur Verwendung in Faksimilegeräten, optischen Zeichenerkennungssystemen u. dgl.
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Es ist ein Faksimilesender bekannt, bei dem Information aus einem
Ori#ginal oder Dokument mittels eines Foto- oder Bilddetektors ausgelesen wird,
der in engem Kontakt mit dem Dokument angeordnet ist. Durch die Verwendung des Linearbilddetektors
vom Kontakttyp ist es unnötig; das Dokument zu verkleinern, so daß eine sonst benötigte
Optik entfallen kann.
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Typische Beispiele für solche Bilddetektoren sind in den US-PS'en
4 227 078, 4 233 506 und anderen angegeben. Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Linearbilddetektor
vom Kontakttyp mit einem Dokument 1, einer Beleuchtungsquelle 4 und einem Fotodetektor
8. Ein Pfeil 2 bezeichnet die Richtung, in der das -Dokument 1 abgetastet wird.
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Die Fig. 2a und 2b zeigen einen bekannten Aufbau des Linearbilddetektors
vom Kontakttyp, bei dem Lichtleitfasern 9 zur Aufnahme der Bildinformation verwendet
werden. Die Figuren zeigen ein Dokument 1, eine Beleuchtungsquelle 4, eine Grundplatte
bzw. ein Substrat 8, Fotodetektoren 10, integrierte
Schaltungen
bzw. IS 11 zum Ansteuern der Fotodetektorelemente 10 und eine drehbare Walze 13.
Die Fig. 2c und 2d dagegen zeigen einen bekannten Aufbau des Linearbilddetektors
vom Kontakttyp, bei dem anstelle der Lichtleitfasern als Informationsieseelemente
Fotodioden 10 verwendet werden, die in direktem Kontakt mit dem Dokument positionierbar
sind. Die Figuren zeigen ein Substrat 15, integrierte Schaltungen 11 zum Ansteuern
der Fotodetektorelemente 10 und eine umlaufende ~Walze 13. Im Fall des Fotodetektoraufbaus
nach den Fig. 2c und 2d sind in dem Substrat 15 lichtdurchlässige Fenster 14 gebildet,
die zwischen den Fotodioden 10 in Ausrichtung damit angeordnet sind, so daß das
Dokument 1 mit von einer Lichtquelle 4 ausgehendem Licht beleuchtet wird. Fig. 3
zeigt ein Beispiel für eine Abtastschaltung, die in Verbindung mit dem Linearbilddetektor
nach den Fig.
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2a-d verwendet wird. In Fig. 3 weist jede Abtast-IS 11 MOS-Transistoren
16#auf, die als Gatter zum Ansteuern der Fotodioden dienen, und ein Schieberegister
17 zum sequentiellen Ansteuern dieser Gatter 16. Die Fotodiode, die in dieser Figur
als Ersatzschaltbild dargestellt ist, ist mit einem Kreis 10 bezeichnet und besteht
aus einer Fotostromquelle 18 zur Erzeugung eines Stroms, der sich in Abhängigkeit
von der einfallenden Lichtmenge. ändert, sowie aus einem Aquivalentkondensator 19.
Ferner ist eine Vorspannungsquelle 20 vorgesehen, die an die Fotodioden 10 eine
Vorspannung anlegt.
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Die fotoelektrische Umwandlung und das Auslesen der Information werden
wie folgt durchgeführt. Unmittelbar nach der Aufnahme von Bildinformation von einem
Dokument werden Schaltungspunkte 22 auf Erdpotential durch die Ansteuertransistoren
16 gesetzt, und infolgedessen werden die Kondensatoren
19 auf die
Vorspannung VT durch die Vorspannungsquelle 20 geladen. Anschließend werden die
Transistoren abgeschaltet, wodurch die Schaltungspunkte 22 vom Erdpotential getrennt
werden. In dieser Phase werden die Kondensatoren 19 durch die Fotostdromquellen
18 entladen. Auf diese Weise werden erzeugte Ladungsträger in den Kondensatoren
19 gespeichert.
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Die Signale, die die Mengen der in den einzelnen Kondensatoren 19
gespeicherten Ladungsträger bezeichnen, können durch eine gemeinsame Leitung 12
sequentiell ausgelesen werden, während die MOS-Transistoren 16 sequentiell unter
der Steuerung der Schieberegister 17, 17' und 17" eingeschaltet werden. Das Abtastsystem
dieses Typs benötigt eine Anzahl Transistoren 16, die der Anzahl Bildelemente entsprechend
den Fotodioden gleich ist, sowie eine entsprechende Anzahl Ansteuerstufen 17 zum
Ansteuern der Fotodioden. Z. B. werden im Fall des Bilddetektors vom Kontakttyp,
der 1760 Bildelemente (Fotodioden) aufweist, 22 integrierte Schaltungen benötigt-,
wobei angenommen wird, daß der einzelnen'IS 80 abzutastende Bildelemente zugeordnet
sind, was den gesamten Bilddetektor sehr teuer macht. Ferner beläuft sich die Anzahl
Kontaktstifte, die für jede Abtaster-IS benötigt wird, insgesamt auf ca. 90, also
80 Stifte zum Anschluß an die Bildelemente oder Fotodioden und ca. 10 Stifte zum
Anschluß an die Spannungsversorgung u. dgl. Wenn unter diesen Umständen die 22 IS
in den einzigen Bilddetektor des Kontakttyps einzubauen sind, sind 1980 (= 90 x
22) Anschlüsse erforderlich. Eine so hohe Dichte der für die IS-Packungen benötigten
Anschlüsse erfordert wiederum extrem komplizierte und hochentwickelte Herstellungsverfahren
und ist mit großen Schwierigkeiten bei der Realisierung des. Bilddetek.-tors
für
die praktische Anwendung verbunden. Dies ist um so besser verständlich, wenn man
bedenkt, daß die Anzahl Anschlüsse in einer konventionellen IS-Packung höchstens
zwanzig beträgt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Fotodetektors,
der von den Nachteilen der bekannten Fotodetektoren frei ist und der die Abtastoperation
mit einer erheblich verringerten Anzahl von Bauteilen in einem einfachen und kostengünstigen
Aufbau durchführen kann.
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Der Fotodetektor nach der Erfindung umfaßt eine Anordnung aus einer
Mehrzahl von Bildelementeinheiten, deren jedes durch eine Reihenschaltung einer
Fotoleiterschicht mit einer Diode oder eine Kombination einer Fotodiode und einer
Diode, die mit der Fotodiode in Antigleichrichtrichtung reihengeschaltet ist, gebildet
ist, wobei die Mehrzahl Bildelementeinheiten in mindestens zwei Gruppen unterteilt
ist und die zu den jeweiligen Gruppen gehörigen Bildelementeinheiten mit entsprechenden
Spaltenverdrahtungsleitern (oder Zeilenverdrahtungsleitern), die den Gruppen jeweils
zugeordnet sind, verbunden sind, während die den verschiedenen Gruppen zugehörigen
Bildelementeinheiten, die in den verschiedenen Gruppen relativ zueinander an den
gleichen Stellen liegen, miteinander an entsprechende Zeilenverdrahtungsleiter (oder
Spaltenverdrahtungsleiter) angeschlossen sind. Der Fotodetektor weist Mittel auf
zum Anlegen einer Spannung an den Spaltenverdrahtungsleiter (oder Zeilenverdrahtungsleiter),
der mit dem Bildelement verbunden ist, von dem ein Signal auszulesen ist, wobei
die Spannung zum Vorspannen der Diode des auszulesenden Bildelements in Durchlaßrichtung
dient, während an die Spaltenverdrahtungsleiter (oder Zeile-nverdrahtungsleiter
),
die mit den Bildelementeinheiten verbunden sind, von denen keine Signale auszulesen
sind, keine Durchlaß-Vorspannung angelegt wird, und ferner sind Mittel vorgesehen
für den Zeilenverdrahtungsleiter (oder Spaltenverdrahtungsleiter), der mit der auszulesenden
Bildelementeinheit verbunden ist, um die Diode des auszulesenden Bildelements durch
eine Kapazität zu erden oder in Durchlaßrichtung vorzuspannen, wodurch elektrische
Ladungen, die an Knoten zwischen den Fotoleiterschichten und den Dioden bzw.
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den Fotodioden und den Dioden gespeichert sind, sequentiell als Signale
auslesbar sind.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Perspektivansicht eines bekannten Linearbilddetektors vom
Kontakttyp; Fig. 2a eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht von oben und 2b auf
einen bekannten Linearbilddetektor vom Kontakttyp; .Fig. 2c eine Seitenansicht bzw.
eine Draufsicht von oben und 2d auf einen weiteren bekannten Linearbilddetektor
vom Kontakttyp; Fig. 3 das Schaltbild eines bekannten Lineardetektors vom Kontakttyp;
Fig. 4a- eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht .eines matrixgesteuerten Fotodetektors
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Chip mit Diodenfeldern
verwendet wird; Fig. 5a eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht eines und 5b weiteren
matrixgesteuerten Fotodetektors, bei dem amorphe Siliziumdioden verwendet werden;
Fig.
6a Ersatzschaltbilder von Bildelementeinheiten; und 6b Fig. 6c Ersatzschaltbilder,
die die Funktionsweise eines Bildelements verdeutlichen; Fig. 7a Schaltbilder, die
die Zusammenschaltung von und 7b Bildelementen in Matrixform zeigen; Fig. 8 ein
Schaltbild einer Abtastschaltung des Fotodetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung; Fig. 9a Ersatzschaltbilder zur Verdeutlichung des bis 9e Arbeitsprinzips
eines Lineardetektors nach der Erfindung; Fig. 10 ein Impulsdiagramm, das den Abtastbetrieb
des linearen Fotodetektors nach der Erfindung verdeutlicht; Fig. 11 das Schaltbild
einer Spannungsausleseschaltung; Fig. 12 Signalverläufe, die die Arbeitsweise der
Schaltung nach Fig. 11 verdeutlichen; Fig. 13 eine Teildraufsicht auf den Aufbau
des Fotodetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei ein Chip mit Diodenfeldern
verwendet wird; Fig. 14 eine Schnittansicht des Fotodetektors nach Fig.
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13; Fig. 15 eine Draufsicht, die den Aufbau vonDiodenfeldern zeigt,
die in dem Fotodetektor verwendet werden; Fig. 16 eine Schnittansicht durch die
Diodenfelder; Fig. 17 ein Blockschaltbild, das den Schaltungsaufbau einer integrierten
Schaltung des Abtasters zeigt; und Fig. 18 ein Schaltbild einer beispielsweisen
konkreten Auslegung der integrierten Schaltung.
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Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung werden sämtliche Bildelemente
in eine Mehrzahl Gruppen klassifiziert oder unterteilt, wobei die Abtastung auf
Gruppenbasis erfolgt und die Abtastschaltung dementsprechend stark vereinfacht wird.
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Es ist damit möglich, die Anzahl integrierter Schaltungen des Abtasters
.(kurz: Abtaster-IS) zu verringern und die Anzahl Anschlußstifte erheblich zu vermindern,
so daß ein Linearbilddetektor vom Kontakttyp realisierbar ist, der in bezug auf
Herstellungskosten und Eignung für die Massenfertigung äußerst günstig ist.
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Die Fig. 4a und b sowie die Fig. 5a und b zeigen Ausführungsbeispiele
des Fotodetektors. Fig. 4b zeigt ein Glassubstrat 8, Lichtleitfasern 9 für die Leitung
optischer Bildinformation, ein- Fotodiodenfeld 10 zur lichtelektrischen Erfassung
(d. h. Erfassung durch lichtelektrische Umwandlung) und ein Diodenfeld 25, das das
Auftreten von Einstreuungen zwischen benachbarten Bildelementen durch geeignete
Steuerung der Signalflüsse verhindert. Jede Diode des Diodenfelds 25 ist mit einem
Ende an die entsprechende Fotodiode des Fotodiodenfelds 10 angeschlossen, während
die jeweils anderen Enden der Dioden des Diodenfelds 25 in eine Mehrzahl Gruppen
unterteilt sind, wobei die anderen Enden der Dioden bei 26-1, 26-2, ..., 26-n (Fig.
4a) zusammengeschaltet-und über entsprechende Verdrahtungsleiter 27 an eine Abtaster-IS
23 angeschlossen sind. Die anderen Enden der Fotodioden 10, die nicht mit den Dioden
des Diodenfelds 25 verbunden sind, sind so angeschlossen, daß die anderen Enden
der Fotodioden, die zu den verschiedenen Gruppen von Dioden 25 gehören und an den
gleichen Positionen in den Gruppen~relativ zueinander positioniert sind, miteinander
an entsprechende Verdrahtungsleiter 28 angeschlossen sind, die
zu
einer weiteren Abtasterschaltung 24 führen. Nachstehend werden die Diodengruppen
wie etwa die Gruppe 26 als Diodenzeilen bezeichnet, während die an den relativ dazu
identischen Positionen in den verschiedenen Gruppen liegenden Dioden als Diodenspalten
bezeichnet werden. Ferner wird die IS 23 als Zeilenabtaster-IS und die IS 24 als
Spaltenabtaster-IS bezeichnet. Der gezeigte Fotodetektor kann somit als matrixgesteuerter
Detektor bezeichnet werden, bei dem die Ausleseoperation durch Einzelabtastung der
Zeilen- und der Spaltendipden durchgeführt wird. Die Ausleseoperation wird unter
Bezugnahme auf Fig. 4a kurz erläutert.Zuerst wird durch einen Verdrahtungsleiter
27-1 die Diodenzeile 26-1 angesteuert, und den Verdrahtungsleitern 28-1 bis 28-5
wird sequentiell einzeln nacheinander Energie zugeführt. Damit werden die der D'iodenzeile
26-1 zugeordneten Fotodioden sequentiell einzeln nacheinander abgetastet. Dann wird
durch einen Verdrahtungsleiter 27-2 die Diodenzeile 26-2 angesteuert, und den Verdrahtungsleitern
28-1 bis 28-5 wird sequentiell einzeln nacheinander Energie zugeführt. Damit werden,
sämtliche Fotodioden des Fotodiodenfelds 10 sequentiell abgetastet. Der Detektor
nach den Fig. 4a und 4b wird implementiert durch kompaktes Anordnen der IS der Diodenfelder,
die in einem konventionellen Silizium-IS-Hers'te'llungsverfahren hergestellt wurden.
Im Fall des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 5a und 5b wird ein Diodenfeld 29
entsprechend dem Diodenfeld 25 nach Fig. 4a mittels eines Verfahrens realisiert,
das dem Verfahren zum Herstellen der Fotodioden 10 in vereinfachter Form im Vergleich
zu der Ausbildung nach Fig. 4a ähnlich ist. Die Fig. 5a und 5b zeigen gemeinsame
Elektroden 30 oder Zonen gleicher Leitfähigkeit (n- oder p-Leitfähigkeit) für die
einzelnen. Gruppen von Dioden 29. Im ersteren Fall sind zwischen den gemeinsamen
Elektroden
und den Dioden 29 Metall-Halbleiter-0bergänge gebildet, oder alternativ sind in
den Dioden 29 pn- oder pin-Übergänge gebildet, so daß eine Gleichrichterfunktion
oder -fähigkeit erhalten wird. Im letzteren Fall sind zwischen den Zonen 30 und
den Fotodioden pn- oder pin-Übergänge gebildet, um die Gleichrichtung zu ermöglichen.
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Nachstehend wird das Grundkonzept des Operationsmechanismus des matrixgesteuerten
Auslesesystems erläutert.
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Zuerst wird der Operationsmechanismus einer Bildelementeinheit beschrieben.
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Das Wesentliche des Operationsprinzips liegt darin, daß die fotoeiektrisch
erzeugten elektrischen Ladungen an Knoten gespeichert werden, die zwischen den Dioden
und den zueinander entgegengesetzt vorgesehenen Fotoleiterschichten oder zwischen
den ebenfalls zueinander entgegengesetzt angeordneten Dioden und Fotodioden liegen,
wobei diese Knoten in bezug auf die Umgebung (d. h. andere Schaltungsteile) elektrisch
isoliert sind und die Dioden nur beim Auslesen der Signale eingeschaltet werden,
wodurch die Signalladungen von den Knoten entnommen werden. Wenn dieses Prinzip
in dem Matrixfeld zu realisieren ist, ist eine Spannungsversorgung zum Vorspannen
der Dioden in Sperrichtung zur Vermeidung von ~Einstreuungen und für andere wesentliche
Schaltungsteile erforderlich.
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Die Fig. 6a und 6b zeigen Ersatzschaltbilder von Bildelementeinheiten,
die Fig. 6c und 6d zeigen in Ersatzschaltbildern Operationen der Bildelemente, in
denen ein Signal gespeichert ist, und die Fig. 6e und 6f sind Ersatzschaltbilder,
die
die Operationen der Bildelemente beim Auslesen der Signalladung verdeutlichen. In
diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Fig. 6a, 6c und 6e die Bildelementeinheit
zeigen, die durch eine Reihenschaltung einer Diode und einer Fotoleiter-Dünnschicht
gebildet ist, wogegen die Fig.
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6b, 6d und 6f eine Bildelementeinheit zeigen, die durch eine antiserielle
Verbindung einer Diode und einer Fotodiode gebildet ist. Dabei stellen mit a bezeichnete
Teile die Diode dar, während mit b bezeichnete Teile den Fotodioden oder Fotoleitern
(Fotoleiterschichten) entsprechen.
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Wenn die Signalladung gespeichert wird, werden beide Enden der Bildelementeinheiten
mit Erde verbunden (vgl. die Fig.
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6c und 6d). Da in den Knoten A zum Rücksetzzeitpunkt (d. h.
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zum Zeitpunkt des vorhergehenden Auslesens) eine positive Ladung injiziert
wurde, sind sämtliche Dioden in Sperrichtung vorgespannt und liegen im Stromsperrzustand,
wenn beide Enden des Bildelements an Erde liegen. In diesem Zustand ist der Knoten
A elektrisch vollständig von der Umgebung oder anderen Schaltungselementen mit Ausnahme
von Dunkelströmen und kapazitiven Leckströmen der Diode und der Fotoleiterschicht
(oder der Fotodiode) isoliert. Die am Knoten A gespeicherte Ladung kann nur durch
den lichtelektrisch erzeugten Strom oder Fotostrom Iph entnommen werden, wodurch
Information über die Lichtstärke am Knoten A in Form der Ladungsmenge gespeichert
wird.
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Wenn der Anfangsladungswert am Knoten A mit V0 bezeichnet wird, wird
das am Knoten A nach Ablauf der Speicherzeit t vorhandene Potential Va wie folgt
ausgedrückt:
mit Ca = die Kapazität der Fotoleiterschicht oder der Fotodiode und Cd =die Kapazität
der Diode.
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Der Anfangsladungspegel oder das Potential V0 ist bestimmt durch den
Wert des Potentials Va zum Rücksetzzeitpunkt.
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Somit ist Va ~ VT ~ Vd mit VT = eine an das Oberende des Bildelements
zum Rücksetzzeitpunkt angelegte Spannung und Vd - ein an der Diode erzeugter Abfall
der Durchlaß spannung.
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Wenn das Oberende des Bildelements dann geerdet wird, wird die'Diode
abgeschaltet, wobei die Ladung zwischen den Kapazitäten C und Cd aufgeteilt wird.
Der Anfangswert a Cd V0 kann somit gemäß dem folgenden Ausdruck bestimmt werden:
Für die Signalausleseoperation wird die Spannung VT an das Oberende des Bildelements
zum Anschalten der Diode angelegt,
wodurch der Knoten A wieder
geladen wird. Ein integrierter Wert Q5 eines während dieses Vorgangs fließenden
Stroms (I) enthält die optische Signalladung Iph . Ts, wie aus dem folgenden Ausdruck
ersichtlich ist:
mit T5 = die Speicherdauer.
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Nachstehend wird ein Verfahren zum Auslesen der optisch geladenen
Signale einzeln nacheinander aus den in dem Matrixfeld angeordneten Bildelementen
angegeben.
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Fig. 7a zeigt den Zustand, in dem das bei (x, y = i,1) liegende Bildelement
in der Schaltung angesteuert wird, wenn die vorstehend erläuterten Bildelemente
in dem matrixgetriebenen Feld verdrahtet sind. Dabei sind mit C12, C11 und C22 parasitäre
Kapazitäten der Zeilenverdrahtungsleiter bezeichnet. In diesem Zustand wird nicht
nur das bei (1,1) liegende Bildelement, sondern auch das bei (2.1,) liegende Bildelement
gleichzeitig angesteuert. Um eine solche Situation auszuschließen, ist der Zeilenverdrahtungs-l'eiter,
der an der durchzuführenden Ausleseoperation nicht teilnimmt, mit der Sperrvorspannungsquelle
Vb /vgl. Fig. 7b) verbunden). Auf diese Weise kann die Diode des bei (2,1) liegenden
Bildelements ausgeschaltet werden. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß ein
ähnliches Problem im Fall der übrigen Bildelemente bei (1,2) und (2,2) nicht auftritt,
da die zugehörigen Dioden stark in Sperrichtung vorgespannt sind.
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Die Fig. 7a und 7b zeigen eine Matrix aus zwei Zeilen und zwei Spalten
als Beispiel für die Matrixkonfiguration zur Vereinfachung der Erläuterung der Funktionsweise.
In diesem Fall ist eine Gruppe Bildelemente (1,1), (2,1) und die andere Gruppe Bildelemente
(1,2), (2,2) jeweils den Diodenzeilen 26-1 bzw. 26-2 in Fig. 4a zugeordnet.
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Fig. 8 zeigt beispielhaft eine vollständige Schaltungsanordnung der
linearen Detektorvorrichtung vom Kontakttyp nach den Fig. 4a und 5a. 10 zeigt die
Fotodiode in einer Ersatzschaltung, wobei eine Fotostromquelle mit 18 und ein Aquivalentkondensator
19 vorgesehen sind. Eine Abtaster-IS ist mit 23 und ein durch zwei MOS-Transistoren
gebildeter Zweipolschalter mit 31 bezeichnet. Zum Ansteuern des Bildelements wird
die Sperrdiode 25' in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß die Fotodiode 10 mit
der Vorspannungsquelle 20 verbunden ist, während die Fotodiode 10 an Erde liegt,
wenn das zugehörige Bildelement nicht angesteuert wird. Fig. 8 zeigt den Zustand,
in dem die Spalte 27' von dem Zweipolschalter 31' angesteuert wird.. Ein Treiber
17 steuert diese Schalter einzeln nacheinander an. Zu diesem .Zweck kann z. B. ein
dynamisches Zweiphasen-Schieberegister verwendet werden.
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Eine Zeilenabtaster-IS ist mit 24 und ein Zweipolschalter aus einem
Paar von MOS-Transistoren mit 32 bezeichnet, wobei der Zweipolschalter 32 den zugehörigen
Zeilenverdrahtungsleiter 28 an die Ausgangsleitung 12 im Ansteuerbetrieb und an
die Vorspannungsquelle 33 der Sperrdiode im Nichtansteuerbetrieb anschließt. Fig.
8 zeigt den Zustand, in dem der Zeilenverdrahtungsleiter 28' angesteuert ist. Das
Signal des Bildelements 10' kann auf die Ausgangsleitung 12 über eine durch eine
starke Vollinie bezeichnete Route ausgelesen werden.Der Zeilenverdrahtungsleiter
28 ist durch zwei
Metallisierungsschichten gebildet. An Stellen,
an denen die Verdrahtungsleiter einander schneiden, wie bei 28", sind zwischen den
einander schneidenden Leitern Kapazitäten gebildet. Diese sind allgemein durch einen
parasitären Kondensator 51 in Fig. 8 dargestellt. Wie nachstehend im einzelnen erläutert
wird, bewirkt die parasitäre Kapazität das Auftreten einer Ausgangsgleichspannung,
die höher als die Signalausgangsspannung auf der Ausgangsleitung 12 ist, was die
folgenden Signalverarbeitungsschritte wie Intgration, Verstärkung u. dgl. erschwert.
Zur Ausschaltung der störenden Ausgangsgleichspannung sind ein Kondensator 51' mit
einer Kapazität gleich derjenigen des parasitären.
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Kondensators 51, eine Spannungsquelle 33' zur Lieferung einer Spannung
der gleichen absoluten Größe wie diejenige der Vorspannung 33, jedoch mit umgekehrter
Polarität, ein Schalter 36' zum Verbinden der Spannungsquelle 33' mit der Ausgangsleitung
unmittelbar vor der Signalauslesung und Kondensatoren 51''' , deren Kapazität gleich
den parasi~ären Kapazitäten anderer Bildelemente ist, in der in Fig. 8 gezeigten
Weise zusammengeschaltert. Der Ausgangskrels kann entweder in Form einer Spannungsausleseschaltung
34 oder in Form einer Stromausleseschaltung 35 realisiert werden.
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Die Spannungsausleseschaltung 34 ist so ausgelegt, daß die Spannung
auf der Ausgangsleitung 12, die in Abhängigkeit von der im Kondensator 19 der Fotodiode
gespeicherten Signalladung ansteigt, an den Ausgang 39 durch einen Verstärker mit
hoher Eingangsimpedanz geführt wird. Nach dem Auslesezyklus bleibt der Abtasterschalter
in seinem Zustand, während das Bildelement 10' durch den Schalter 36 rückgesetzt
wird. D.
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h., dem Bildelement wird die Vorspannung 20 zugeführt, wodurch es
in den Ausgangszustand zurückgebracht wird. Im Fall eines Detektors, der zum Lesen
eines Dokuments der
Standardgröße DIN A4 (21 cm breit) verwendet
wird und eine Auflösung von 8 Zeilen/mm hat, beträgt die Signalladung, die im Bildelement
10' gespeichert ist, selbst im Sättigungsfall nicht mehr als ca. 1,7 pC. Andererseits
betragen die Kapazitäten der Kondensatoren 51, 51' und 51'', die die Verbraucher
bilden, bis zu ca. 100 pF. Infolgedessen beträgt die auf der Ausgangsleitung 12
auftretende Spannung 17 mV unter der Annahme, daß die vorhergehende Signalladung
auf diese Kondensatoren 51, 51' und 51'' ubertragen wurde.
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Die Stromausleseschaltung 35 besteht aus einem Stromintegrierglied
42, einem Integrationskondensator 41, einem Kapazitäts-Rücksetzschalter 43, einem
Abtastschalter 52, einem Signalhaltekondensator 46 und einem Verstärker 47 mit hoher
Eingangsimpedanz. Die gesamte im Bildelement 10' gespeicherte Ladung Qs wird der
Stromausleseschaltung 35 in Form eines Stroms zugeführt und im Integrationskondensator
41 (Kapazität: CF) gespeichert. Am Ausgang des Integrationsglieds 42 erscheint eine
Spannung -QS/QF in Abhängigkeit von der im Kondensator 41 gespeicherten Signalladung
QS Z. B. sei angenommen, daß die Kapazität CF 1 pF beträgt, so ist die Signalspannung
ca. 1,7 V im Sättigungsfall wie im Fall der oben erläuterten Spannungsausleseschaltung.
Der folgende Abtast- und Haltekreis hat die Funktion, die Spannung -QS/CF bei Beendigung
der Integration abzutasten und sie bis zum nächs.ten Abtastzeitpunkt zu speichern.
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Nachstehend wird der Operationsmechanismus des matrixgesteu--erten
Auslesesystems konkret unter Bezugnahme auf die Ersatzschaltbilder der Fig. 9a-e
und das Impulsdiagramm von Fig. 10 erläutert. Zuerst ist (vgl. Fig. 9a) ein Ende
der
Diode 25 an die Vorspannungsquelle 20 angeschlossen, während
das Ende des Kondensators 19 entgegengesetzt der Diode 25 über den Schalter 36 oder
den Widerstand 40 an Erde gelegt ist. Infolgedessen ist die Diode 25 in Durchlaßrichtung
vorgespannt und wird eingeschaltet, wodurch die Videovorspannung 20 in dem Kondensator
19 der Fotodiode 10 geladen wird. Anschließend wird der Schalter 32 umgeschaltet
und stellt eine Verbindung mit der Spannungsversorgung 33 her (vgl. Fig. 9b). Dann
ist die Diode 25 in Sperrichtung vorgespannt und sperrt den Stdromfluß. Die Diode
kann dann in äquivalenter Weise als Kapazität gemäß 25' genutzt werden. In diesem
Zustand ist der zwischen den Kondensatoren 25' und 19 liegende Knoten vollständig
von den übrigen Schaltungsteilen mit Ausnahme der Fotostromquelle 18 getrennt. Da
die Ladung des Knotens 57 durch die Fotostromquelle 18 in Abhängigkeit von dem auftreffenden
Lichtsignal entladen wird, wird am Knoten 57 eine entsprechend.e fotoelektrisch
erzeugte Ladung gespeichert. Wenn die fotoelektrisch erzeugte Ladung im Speicherzustand
zum Auslesen weiterer Bildelemente gehalten wird, wird' der Schalter 31 umgeschaltet,
um den Schaltungspunkt 58 an Erde zu legen (vgl. Fig. 9c), oder der Schalter 32
wird zusätzlich umgeschaltet, wodurch der Schaltungspunkt 59 an den Lastkondensator
51 oder den Lastwiderstand 40 angeschlossen wird unter Erdung des Schaltungspunkts
58 (vgl. Fig. 9d). Jedenfalls ist es notwendig, die Diode 25 während der Periode
zu sperren, in der die gespeicherte Signalladung am Knoten 57 gehalten wirdj um
dadurch das Auftreten von Einstreuungen mit anderen Bildelementen zu unterdrücken.
Inzwischen wird die Diode 25 höchstwahrscheinlich eingeschaltet, unmittelbar bevor
die Ausleseoperation stattfindet. Dieser Zustand ist in Fig. 9f gezeigt.
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Zu diesem Zeitpunkt ist zwar der Zeilenverdrahtungsschalter 28 zur
Vorspannung der Diode 25 in Sperrichtung an die Spannungsversorgung angeschlossen,
aber der Spaltenverdrahtungsleiter 58 ist an die Spannungsversorgung 20 zum Vorspannen
der Diode 25 in Durchlaßrichtung angeschlossen, während der Kondensator 19 im wesentlichen
vollständig entladen ist zur Speicherung der Signalladung und im wesentlichen keinen
Spannungsabfall erzeugt. In diesem Zustand besteht'die Tendenz, daß die Diode 25
unter der Vorwärtsvorspannung eingeschaltet wird. Unter diesen Umständen muß das
Einschalten der Diode durch adäquates Erhöhen der Spannung VB der Spannungsquelle
33 verhindert werden. Wenn die gespeicherte Signalladung mit QS (Coulomb), der Wert
des Kondensators 19 mit Ca, der Kapazitätswert der Diode 25 mit Cd und der bei Vorspannung
der Diode 25 in Durchlaßrichtung erzeugte Spannungsabfall mit Vd bezeichnet wird,
ergibt sich die an die Diode angelegte Vorwärtsspannung V durch den folgenden Ausdruck:
Die folgende Bedingung muß erfüllt sein, damit die Spannung V nicht positiv ist:
Im Fall der Fotodetektorvorrichtung, deren Fotoleiter-Dünnschicht aus amorphem Silizium
(Si) gebildet ist und die eine Erfassungsbreite von 220 mm und eine Auflösung von
8 Zeilen
/mm hat, ist der Höchstwert von QS ca. 1,7 pC, und der
Wert von C ist ca. 0,17 pF. Wenn also die Diode 25 durch a ~eine Siliziumdiode gebildet
ist, muß die Speisespannung VB größer als ~10,5 V sein, weil Vd = 0,5 V. Das Auslesen
des Signals erfolgt durch Anschalten des Schaltungspunkts 58 an die Vorspannungsquelle
20, während der Schaltungspunkt 59 an die Ausgangsleitung 12 angeschlossen wird.
Da die Spannungsquelle 33 mit der Ausgangsleitung 12 über die parasitäre Kapazität
51 gekoppelt ist, erfolgt zu diesem Zeitpunkt eine Erhöhung der Spannung auf der
Ausgangsleitung.
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Somit ist im einen Fall die Spannungsquelle 33 an die Diode, 25 über
den Schalter 32 und im anderen Fall an die Ausgangsleitung durch den parasitären
Kondensator 51 angeschlossen.
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Zur Verdeutlichung dieser beiden Fälle zeigen die Fig. 9d und 9e jeweils
zwei gesonderte Spannungsquellen 33. Der Anstieg der Ausgangsspannung ist im Vergleich
zu der eigentlichen Signalkomponente sehr hoch, was die anschließende Signalverarbeitung
schwierig macht. Um diese Schwierigkeit, zu beseitigen, wird der Anstieg der Ausgangsspannung
durch den Kondensator 51' und die Spannungsquelle 33' in der in Verbindung mit Fig.
8 erläuterten Weise ausgeglichen.
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Fig. 10 ist ein Impulsdiagramm, das die Steueroperation der Schaltung
nach Fig. 8 zeigt, wobei zur Vereinfachung angenommen wird, daß die Matrix aus drei
Spalten und vier Zeilen besteht. Y1,.Y2 unf Y3 sind an die Spaltenverdrahtungsleiter
27 angelegte Spannungsimpulse, wobei L den Erdpotentialpegel und H den Pegel der
an de Fotodiode oder die Fotoleiter-Dünnschicht angelegten Vorspannung bezeichnet.
Die Vorspannung 20 wird sequentiell an die Fotodiodengruppen oder Gruppen von Fotoleiter-Dünnschichten,
die mit
den jeweiligen Spaltenverdrahtungsleitern verbunden sind,
angelegt, wie aus den Signalverläufen Y1, Y2 und Y3 ersichtlich ist. Andererseits
werden Spannungsimpulse X1, X2, X3 und X4 gemäß Fig. 10 an die Zeilenverdrahtungsleiter
28 angelegt, wodurch sämtliche Reihen X1 ...., X4 während der Periode, in der jeder
einzelne der Spaltenverdrahtungsleiter Y. den H-Pegel hat, abgetastet werden.
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Es ist zu beachten, daß der Schalter 32 infolge des L-Pegels auf die
Spannungsquelle 33 umgeschaltet wird, während der Schalter 32 infolge des H-Pegels
auf die Ausgangsleitung 12 umgeschaltet wird. Unmittelbar nach der Ausleseoperation
wird der Löschschalter 36 geschlossen, so daß die zugehörige Fotodiode zu dem durch
CLR in Fig. 10 wiedergegebenen Zeitpunkt rückgesetzt wird. Am Schaltungspunkt 57
der Fotodiode an dem Schnittpunkt zwischen der ersten Spalte und der zweiten Reihe
auftretende Änderungen des Potentials V57 sind in Fig. 10 ebenfalls gezeigt. Es
ist ersichtlich, daß während einer Periode von t0 bis t1 die Fotodiode gelesen und
rückgesetzt wird, während die Signalladung in der fotodiode während einer Periode
von t1 bis t9 gespeichert wird, worauf eine Periode von t9 bis t10 folgt, in der
die Signalladung wiederum ausgelesen und die Fotodiode rückgesetzt wird. Eine Strichlinienkurve
60 bezeichnet den Zustand, in dem kein optischer Eingang vorhanden ist. Andererseits
entspricht eine Vollinienkurve 61 dem Fall, in dem der optische Eingang vorhanden
ist und die Spannung V57 progressiv aufgrund der Speicherung der Signalladung gesenkt
wird. Da sich der Schaltungszustand des Fotodetektors im Lauf der Zeit ändert, wie
unter Bezugnahme auf die Fig. 9a-e beschrieben ist, erfährt die Spannung V57 nach
Fig. 10 entsprechende Änderungen. Es ist jedoch zu beachten, daß die am Knoten 57
gespeicherte Ladung nur
den von Fotostrom hervorgerufenen Änderungen
unterworfen ist, solange die Bedingung für die Speisespannung VB entsprechend der
Gleichung (2) erfüllt ist. Ein Signalverlauf V59 bezeichnet die Spannung am Schaltungspunkt
59 unter der Annahme, daß das Spannungsausleseverfahren ohne Verwendung des Widerstands
40 angewandt wird. Die erhaltene Ausgangsspannung ist mit Vout bezeichnet.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 wird die Stromausleseschaltung
erläutert, mit der eine höhere Ausgangsspannung als mit der Spannungsausleseschaltung
erhalten werden kann.
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Wenn gemäß dem Impulsdiagramm von Fig. 12 Signal impulse 32' S32 '
#32"''' S52' S36' und S43 den H-Pegel haben, werden die Schalter 32, 32', 32'',
32''', 52', 36' und 43 in der nachstehend erläuterten Weise eingeschaltet.
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Zuerst wird der Schalter 32 auf die Ausgangsleitung umgeschaltet,
und gleichzeitig wird der Schalter 36' abgeschaltet, wodurch die Spannungssignalkomponente
der im.Diodenkondensator 19 gespeicherten Ladung entsprechend dem sch.raffierten
Bereich V12 auf die Ausgangsleitung 12 ausgegeben wird.Wenn die aus der Zweischichtverdrahtung
resultierende parasitäre Kapazität 15'' gleich der Scheinkapazität 51 " ist, wenn
ferner eine Summe der Kapazitäten 25' und 29' anderer Bildelemente, die an den Schaltungspunkt
59'angeschlossen sind, gleich der Scheinkapazität 51 " ist, und wenn schließlich
absolute Größen der Speisespannungen 33 und 33' einander gleich sind, erscheint
in diesem Fall nur die Signalkomponente am Anschluß 12 und wird durch einen Lastwiderstand
R (der in Fig. 11 mit 40 bezeichnet ist) entladen, so daß sie schließlich 0 V beträgt.
Inzwischen, wird der Rücksetzschalter 43 des Integrationsglieds 42 geöffnet, wodurch
der Kondensator 41 mit dem durch den Lastwiderstand
R(40) fließenden
Strom aufgeladen wird. Da der Integrationsverstärker 42 durch den Kondensator 41
mit einer negativen Rückkopplung versehen ist, hat der negative Eingang 40' des
Verstärkers 42 das gleiche Potential wie der positive Eingang (d. h. Erdpotential).
Somit scheint der Strom I durch den Widerstand R zu Erde gezogen zu werden. Wegen
der sehr hohen'Impedanz des Eingangs 40' fließt jedoch der gesamte Strom tatsächlich
in den Kondensator 41 und lädt diesen auf. Dieser Strom ist in Fig. 12 bei I dargestellt.
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Da die gesamte Signalladung QS die aus dem Fotodioden-Kondensator
19 entladen wird, durch den Lastwiderstand~- R(40) fließt, bezeichnet der Integrationswert
des Stroms I (durch den schraffierten Bereich bezeichnet) die Signalladung QS.
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Wenn der Wert des Integrationskondensators 41 mit CF bezeichnet wird,
nimmt die am Ausgang 53 auftretende Spannung ein-en Wert an, der durch QS/CF gegeben
ist. Zu dem Zeitpunkt, wenn, diese Ausgangsspannung stabilisiert ist, wird die Spannung
an einen Haltekondensator 46 unter Steuerung durch den Abtastimpuls S52 übertragen.
Die am Haltekondensator 46 auftretende Spannung wird von dem Verstärker 47 mit hoher
Eingangsimpedanz empfangen, so daß ein Signal V48.in der gehaltenen Form (vgl. Fig.
12) am Ausgang des Verstärkers 47 auftritt.
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Die Fig. 13 und 14 zeigen einen beispielsweisen Aufbau des Fotodetektors.
Dabei sind vorgesehen ein vom Detektor zu lesendes Dokument 1, ein Glassubstrat
8, Lichtleitfasern 9, Fotoleiterschichten 10, die die Funktion von Fotodioden haben
können, das Diodenfeld 25, auf der beleuchteten Seite der Fotodioden angeordnete
lichtdurchlässige Nesa-Elektroden 62, eine Al-Verdrahtung 63 für die Spaltenabtastung,
eine Al-Verdrahtung 64 für die Zeilenabtastung, eine Isolationsdünnschicht
65
für die Mehrschichtverdrahtung, Erhebungen 66 zum Befestigen und elektrischen Anschließen.der
Diodenfelder 25, in der Isolationsschicht 65 gebildete Durchgangslöcher 68 und 68'
zum Anschließen von Drähten oder Leitern 28 zu der Spaltenabtast-Al-Verdrahtung
63 und Durchgangslöcher 70 zum Anschließen der Diodenfelder 25 an Leiter 27. Nachstehend
wird zuerst kurz ein Herstellungsverfahren des so aufgebauten Fotodetektors erläutert.
In einem ersten Schritt wird die lichtdurchlässige Elektrode 62 über einer gesamten
Oberfläche des Glassubstrats gebildet. Die lichtdurchlässige Elektrode kann durch
Aufbringen von ITO (indiumhaltigem Zinnoxid) oder SuO2 mit einer Dicke von ca. 1000
t oder von halbdurchsichtigem Ta mittels HF-Zerstäubung gebildet werden. Anschließend
werden durch Aufdampfen im Vakuum eine Ni-Cr-Schicht mit einer Dicke von 450 2 und
eine Al-Schicht mit einer Dicke von 0,8 #um aufgebracht. Dann werden die ITO-und
Al-Schichten durch Ätzen entfernt, so daß Muster der lichtdurchlässigen Nesa-Elektroden
62 und der Spaltenabtast-Al-Verdrahtung 63 gebildet werden. Dann wird die Al-Schicht
nur an mit l2 bezeichneten Bereichen entfernt.
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Anschließend wird amorphes Silizium mit einer Dicke von ca.
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2yum durch HF-Zerstäubung aufgebracht, um ~dadurch die Fotoleiterschichten
10 nur an den mit 10 bezeichneten Bereichen'unter Verwendung einer entsprechenden
Maske zu bilden. Dann wird über der Schicht 10 mit Ausnahme von Bereichen, die rechts
von den Fotodioden liegen, ein Al-Film mit einer Dicke von ca. 0,8 pm aufgebracht.
Danach werden die rechts von den Fotodioden liegenden Bereiche mit Fotoresist bedeckt,
und dann wird das Al-Muster über den Fotodioden und auf deren linker Seite durch
Fotolithografie entfernt, so daß die Muster 27 und 26 gebildet werden. Ein Polyimid-Isolationsfilm
(z. B. Polyimidisoindrokinasolindion
) mit einer Dicke von ca.
4 pm wird über die Gesamtoberfläche des Detektors aufgebracht. Dann werden in dem
Polyimidharzfilm durch Fotolithografie Durchgangslöcher 70, 69 und 68 dort gebildet,
wo Anschlüsse an die Diode 25 und an die Zweischichtverdrahtung 28 herzustellen
sind. Schließlich werden Cr und Cu in Dicken von 0,07 um bzw. 0,05 Xm durch Aufdampfen
im Vakuum aufgebracht, so daß die exponierten Erhebungen 66 zum Anschluß an den
Diodenchip 25 und die exponierte Zweischichtverdrahtung 67 durch ein Belichtungs-Entwicklungs-Verfahren
unter Verwendung entspre.chender Fotoresistmasken gebildet werden. In dieser Phase
wird Cu in einer Dicke von 5 pm aufgebracht, worauf Pb in einer Dicke von 3 ,um
und dann Su in einer Dicke von 5 ,um aufgebracht werden, und zwar sämtlich durch
Galvanisieren. Anschließend werden nach dem Entfernen des Fotoresistmaterials die
Cu-Schicht mit 0,5,um Dicke und die Cr-Schich.t mit 0,07 pm Dicke unter Verwendung
des erwähnten Musters als Maske weggeätzt. Damit wird das fertige Muster erhalten.
Schließlich wird das Diodenfeld 25 mit der fertigen Detektorbaugruppe in der in
den Fig. 13 und 14 gezeigten Weise verbunden.
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Es ist zu'beachten, daß auf der rechten Seite der Fotodioden 10 eine
Zweischichtverdrahtung zum Anlegen der Diodenisolationsspannung gebildet ist; diese
ist aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt.
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Das Diodenfeld nach den Fig. 15 und 16, das in dem Fotodetektor. verwendet
wird, umfaßt ein n-leitfähiges Halbleitersubstrat 72,. eine p-leitfähige Diffusionsschicht
73 und eine n-leitfähige Diffusionsschicht 74, wobei ein Obergang zwischen den Schichten
73 und 74 eine Diode bildet. Durch Anlegen der Sperrvotspannung zwischen das Substrat
72 und
die p-leitfähige Diffusionsschicht 73 kann eine Einstreuung
aufgrund der Diffusion von Trägern zu und von den Dioden unterdrückt werden. Ein
durch Thermooxidation gebildeter Isolationsfilm 75 hat eine Dicke von 1 pm, ein
Isola'tionsfilm 76 besteht aus phosphoriertem Gias mit einer Dicke von 0,8 m, ferner
sind vorgesehen Elektroden 77 der Al-Verdrahtung, ein SiO-2-Isolationsfilm 78, der
in einem chemischen Aufdampfverfahren aufgebracht wurde, Al-Elektroden 79 für Anschlußstreifen
und Lotwarzen 80 zum Anschluß an das Substrat, deren jede durch einen Stapel von
Cr,. Cr-Cu, Cu-Su und PbSu'(in dieser Reihenfolge von unten gesehen) durch Aufdampfen
und Galvanisieren gebildet ist. In Fig. 15 sind mit 81, 81', 81 " etc. mit den Fotodioden
verbundene Anschlüsse bezeichnet, ferner sind vorgesehen Anschlüsse 82, die an die
Zeilenabtastleiter angeschlossen sind, und ein Anschluß 83 zum Anlegen einer Spannung
an das Substrat 72.
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Es ist nochmals darauf hinzuweisen, daß die Sperrvorspannung zwischen
die Anschlüsse 83 und 82 gelegt wird, so daß eine zufriedenstellende Isolation der
Diode erhalten wird.
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Das Schaltbild nach Fig. 17 zeigt die Abtaster-IS, die in dem Fotodetektor
verwendet wird. Es ist zu beachten, daß für Spalten- und für Zeilenabtastung jeweils
die gleiche IS verwendet wird. Ein dynamisches Zweiphasen-Schieberegister 17 umfaßt
Ausgänge X1, ..., Xn, die Ausgangsimpulse an den Anschlüssen X1, .., X synchron
mit Zweiphasenn Taktimpulsen ol 1 und o, aufgrund eines an einen Anschluß 87 angelegten
Startsignals erzeugen. Symbole X1, ..., Xn bezeichnen Ausgänge, an denen Signale
auftreten, die denjenigen an den Anschlüssen X1, ..., Xn komplementär sind.
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Die von den Ausgängen X1 und X1 abgeleiteten Ausgangssignale werden
durch ein NOR-Glied 90 und ein Nichtglied 91
den Gateelektroden
von MOS-Transistorschaltern 92 und 93 mit entgegengesetzten Polaritäten und ohne
Qberlappung zugeführt, wodurch ein auf einen Eingang 94 gegebenes Signal an einen
Anschluß 95 oder 96 weitergeleitet wird. Der Anschluß 96 ist an einen Ohmkreis 35
oder einen kapazitiven Lastkreis 34 innerhalb der IS angeschlossen. Diese Lastkreise
34 und 35 weisen Ausgänge 48 bzw. 39 auf. Die Arbeitsweise des IS wurde bereits
erläutert.
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Fig. 18- zeigt den konkreten Schaltungsaufbau der Schaltung von Fig.
17, die durch ein n-Kanalverfahren implementiert ist. Zur Erzielung eines geringen
Energieverbrauchs und eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs sind MOS-Transistoren vom
Verarmungstyp und vom Anreicherungstyp gemischt eingesetzt.
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Die MOS-Transistoren vom Verarmungstyp sind durch Striche, die in
ihre jeweiligen Kanalzonen eingezeichnet sind, gekennzeichnet. Die Kondensatoren
41 und 46 sind ebenfalls in Form von MOS-Kondensatoren verwirklicht. Ein MOS-Transistor
100, der als Stromquelle für die MOS-Verstärker 42, 47 und 43 die#nt, ist in einer
p-leitfähigen Senke gebildet, wodurch an einen Anschluß 9 eine negative Spannung
angelegt werden kann, was wiederum bedeutet, daß die dynamischen Bereiche dieser
Verstärker vergrößert sind. Ein Anschluß 98 ist mit einer Stromversorgung für die
Verstärker und das Schieberegister verbunden.
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Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß der Fotodetektor
mit dem angegebenen Ansteuerschema den Abtastvorgang mit einer im Vergleich zu dem
bekannten Detektor mit sequentieller Ansteuerung erheblich reduzierten Anzahl von
Einzelteilen durchführen kann und daß er außerordentlich einfach und kostengünstig
herzustellen ist.
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Es ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die gezeigt ten Ausführungsbeispiele
des Fotodetektoraufbaus beschränkt ist.