JP2000075039A - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
- Publication number
- JP2000075039A JP2000075039A JP24204398A JP24204398A JP2000075039A JP 2000075039 A JP2000075039 A JP 2000075039A JP 24204398 A JP24204398 A JP 24204398A JP 24204398 A JP24204398 A JP 24204398A JP 2000075039 A JP2000075039 A JP 2000075039A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor switch
- conversion layer
- potential
- storage capacitor
- radiation detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000006335 response to radiation Effects 0.000 claims description 2
- 230000004224 protection Effects 0.000 abstract description 11
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
- H01L27/14659—Direct radiation imagers structures
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】デュアルゲートのＴＦＴや保護ダイオード等の
高電圧保護機構を付加することなく、過剰な電位上昇に
よるトランジスタスイッチの永久破壊を防止する。 【解決手段】蓄積容量１２２に蓄積された電荷信号を外
部回路に導入するためのトランジスタスイッチ（ＴＦ
Ｔ）１２３のＯＮ／ＯＦＦを電圧信号によって制御する
構造の放射線検出器において、トランジスタスイッチ１
２３をＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の遷移方向
と、変換層９からの出力信号の蓄積によって変位する蓄
積容量電位の遷移方向とを同じ極性とし、蓄積容量電位
が過剰に上昇したときには、トランジスタスイッチ１２
３が自動的にＯＮに転じるようにする。
高電圧保護機構を付加することなく、過剰な電位上昇に
よるトランジスタスイッチの永久破壊を防止する。 【解決手段】蓄積容量１２２に蓄積された電荷信号を外
部回路に導入するためのトランジスタスイッチ（ＴＦ
Ｔ）１２３のＯＮ／ＯＦＦを電圧信号によって制御する
構造の放射線検出器において、トランジスタスイッチ１
２３をＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の遷移方向
と、変換層９からの出力信号の蓄積によって変位する蓄
積容量電位の遷移方向とを同じ極性とし、蓄積容量電位
が過剰に上昇したときには、トランジスタスイッチ１２
３が自動的にＯＮに転じるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療放射線撮像装
置あるいは産業用非破壊検査装置などに用いられる放射
線検出器に関する。
置あるいは産業用非破壊検査装置などに用いられる放射
線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療Ｘ線装置等において、Ｘ線像を収集
する手段として、従来、フィルムスクリーンまたはシン
チレータ＋撮像管が長期にわたって用いられていたが、
これらの手段は、収集データがデジタルでないため、デ
ータ保存やデータ処理の面で問題があり、また、被曝線
量、濃度分解能などの性能面においても問題があった。
する手段として、従来、フィルムスクリーンまたはシン
チレータ＋撮像管が長期にわたって用いられていたが、
これらの手段は、収集データがデジタルでないため、デ
ータ保存やデータ処理の面で問題があり、また、被曝線
量、濃度分解能などの性能面においても問題があった。
【０００３】近年、これに代わるものとして、半導体膜
を用いた２次元の放射線（Ｘ線）センサが開発されてい
る。例えば、文献；W.Zhao,et al.,“A flat panel det
ector for digital radiology using active matrix re
adout of amorphous selenium,”Proc.SPIE Vol.2708,p
p.523-531,1996. には、信号読み出しスイッチとして機
能するＴＦＴ(Thin Film Transistor)を行列状に配置
し、それら２次元配置のＴＦＴ上にアモルファス・セレ
ン（ａ−Ｓｅ）膜を蒸着することで、Ｘ線面センサを構
成した例が開示されている。
を用いた２次元の放射線（Ｘ線）センサが開発されてい
る。例えば、文献；W.Zhao,et al.,“A flat panel det
ector for digital radiology using active matrix re
adout of amorphous selenium,”Proc.SPIE Vol.2708,p
p.523-531,1996. には、信号読み出しスイッチとして機
能するＴＦＴ(Thin Film Transistor)を行列状に配置
し、それら２次元配置のＴＦＴ上にアモルファス・セレ
ン（ａ−Ｓｅ）膜を蒸着することで、Ｘ線面センサを構
成した例が開示されている。
【０００４】ところで、ａ−ＳｅのようなＸ線信号を直
接電気信号に変換するタイプの変換層を用いた放射線
（Ｘ線）検出器では、その変換層に高電圧（ａ−Ｓｅの
場合には、１０００Ｖ以上）を印加する必要がある。そ
のため、変換層に過剰なＸ線照射があった場合には、接
続されているＴＦＴに高圧がかかってしまい、ＴＦＴが
永久破壊することがある。
接電気信号に変換するタイプの変換層を用いた放射線
（Ｘ線）検出器では、その変換層に高電圧（ａ−Ｓｅの
場合には、１０００Ｖ以上）を印加する必要がある。そ
のため、変換層に過剰なＸ線照射があった場合には、接
続されているＴＦＴに高圧がかかってしまい、ＴＦＴが
永久破壊することがある。
【０００５】これを解消する手法として、従来、デュア
ルゲートのＴＦＴを用いる方法や、保護ダイオードを挿
入する方法などが提案されている（W.Zhao,et al.,“Di
gital radiology using acive matrix readout of amor
phous selenium:Detectors with high voltage protect
ion,”Med.Phys.Vol.25,No.4,pp.539-549,1998.)。
ルゲートのＴＦＴを用いる方法や、保護ダイオードを挿
入する方法などが提案されている（W.Zhao,et al.,“Di
gital radiology using acive matrix readout of amor
phous selenium:Detectors with high voltage protect
ion,”Med.Phys.Vol.25,No.4,pp.539-549,1998.)。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デュア
ルゲートのＴＦＴや保護ダイオードを用いる手法によれ
ば、ＴＦＴ構造が複雑になるという問題がある。ここ
で、医療用のＸ線面センサでは、通常、３０００画素×
３０００画素＝９００万画素程度を一枚の基板上に集積
しなければならないため、一画素の基本構造が少しでも
複雑になると、全体の製造歩留りが極端に悪化してしま
うので、デュアルゲートのＴＦＴや保護ダイオード等の
高電圧保護機構を各センサ画素（放射線検出器）に設け
ることは好ましくない。
ルゲートのＴＦＴや保護ダイオードを用いる手法によれ
ば、ＴＦＴ構造が複雑になるという問題がある。ここ
で、医療用のＸ線面センサでは、通常、３０００画素×
３０００画素＝９００万画素程度を一枚の基板上に集積
しなければならないため、一画素の基本構造が少しでも
複雑になると、全体の製造歩留りが極端に悪化してしま
うので、デュアルゲートのＴＦＴや保護ダイオード等の
高電圧保護機構を各センサ画素（放射線検出器）に設け
ることは好ましくない。
【０００７】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、デュアルゲートのＴＦＴや保護ダイオード等を
付加することなく、過剰な電位上昇によるトランジスタ
スイッチの永久破壊を防ぐことのできる放射線検出器の
提供を目的とする。
もので、デュアルゲートのＴＦＴや保護ダイオード等を
付加することなく、過剰な電位上昇によるトランジスタ
スイッチの永久破壊を防ぐことのできる放射線検出器の
提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、放射線に感応し電荷信号を出力する変換
層と、変換層からの出力電荷を蓄積する蓄積容量と、こ
の蓄積容量に蓄積された信号電荷を外部回路に導入する
ためのトランジスタスイッチ（ＴＦＴ）とを備え、その
トランジスタスイッチのＯＮ／ＯＦＦを電圧信号によっ
て制御するように構成された放射線検出器において、ト
ランジスタスイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制御
電圧の遷移方向が、変換層からの出力電荷の蓄積によっ
て変位する蓄積容量電位の遷移方向（変換層に印加する
バイアス電圧の極性）と同じ極性であることによって特
徴づけられる。
め、本発明は、放射線に感応し電荷信号を出力する変換
層と、変換層からの出力電荷を蓄積する蓄積容量と、こ
の蓄積容量に蓄積された信号電荷を外部回路に導入する
ためのトランジスタスイッチ（ＴＦＴ）とを備え、その
トランジスタスイッチのＯＮ／ＯＦＦを電圧信号によっ
て制御するように構成された放射線検出器において、ト
ランジスタスイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制御
電圧の遷移方向が、変換層からの出力電荷の蓄積によっ
て変位する蓄積容量電位の遷移方向（変換層に印加する
バイアス電圧の極性）と同じ極性であることによって特
徴づけられる。
【０００９】より具体的には、トランジスタスイッチを
ＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の遷移方向が負で
ある場合、変換層からの出力電荷の蓄積によって変位す
る蓄積容量電位の遷移方向を負とし、また、トランジス
タスイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の遷
移方向が正である場合には、変換層からの出力電荷の蓄
積によって変位する蓄積容量電位の遷移方向を正にす
る。
ＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の遷移方向が負で
ある場合、変換層からの出力電荷の蓄積によって変位す
る蓄積容量電位の遷移方向を負とし、また、トランジス
タスイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の遷
移方向が正である場合には、変換層からの出力電荷の蓄
積によって変位する蓄積容量電位の遷移方向を正にす
る。
【００１０】本発明の放射線検出器の作用を述べる。ま
ず、蓄積容量に蓄積された電荷信号を外部回路に導入す
るためのトランジスタスイッチのＯＮ／ＯＦＦを電圧信
号によって制御する構造の放射線検出器において、蓄積
容量に電荷を蓄積している期間すなわちトランジスタス
イッチがＯＦＦになっている期間に、変換層に過剰な放
射線（Ｘ線）照射があったとすると、通常の構成の場合
には、蓄積容量の電位が過剰に上昇し、トランジスタス
イッチを破壊することになる。
ず、蓄積容量に蓄積された電荷信号を外部回路に導入す
るためのトランジスタスイッチのＯＮ／ＯＦＦを電圧信
号によって制御する構造の放射線検出器において、蓄積
容量に電荷を蓄積している期間すなわちトランジスタス
イッチがＯＦＦになっている期間に、変換層に過剰な放
射線（Ｘ線）照射があったとすると、通常の構成の場合
には、蓄積容量の電位が過剰に上昇し、トランジスタス
イッチを破壊することになる。
【００１１】これに対し、本発明の放射線検出器では、
トランジスタスイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制
御電圧の遷移方向を、変換層からの出力電荷の蓄積によ
って変位する蓄積容量電位の遷移方向と同じ極性として
いるので、蓄積容量電位が所定値まで上昇すると、トラ
ンジスタスイッチが自動的にＯＮに転じて蓄積電荷が放
電される結果、過剰な電位上昇による破壊を防ぐことが
できる。
トランジスタスイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制
御電圧の遷移方向を、変換層からの出力電荷の蓄積によ
って変位する蓄積容量電位の遷移方向と同じ極性として
いるので、蓄積容量電位が所定値まで上昇すると、トラ
ンジスタスイッチが自動的にＯＮに転じて蓄積電荷が放
電される結果、過剰な電位上昇による破壊を防ぐことが
できる。
【００１２】ここで、本発明の放射線検出器において、
蓄積容量は変換層と物理的に分離して作製したものであ
ってもよいし、あるいは、変換層自体の寄生容量が比較
的大きい場合には、その寄生容量を蓄積容量として代用
してもよい。
蓄積容量は変換層と物理的に分離して作製したものであ
ってもよいし、あるいは、変換層自体の寄生容量が比較
的大きい場合には、その寄生容量を蓄積容量として代用
してもよい。
【００１３】本発明の放射線検出器に用いる変換層とし
ては、半導体結晶まはた半導体膜であることが好まし
い。その半導体材料としては、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴ
ｅ、Ｓｅ、ＰｂＩ2 、ＴｌＢｒが挙げられる。
ては、半導体結晶まはた半導体膜であることが好まし
い。その半導体材料としては、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴ
ｅ、Ｓｅ、ＰｂＩ2 、ＴｌＢｒが挙げられる。
【００１４】本発明の放射線検出器は、複数個を行列状
に配置して放射線（Ｘ線）面センサを構成することがで
き、また、複数個を１列に配置して１次元のセンサアレ
イを構成することもできる。さらに、単体で用いること
も可能である。
に配置して放射線（Ｘ線）面センサを構成することがで
き、また、複数個を１列に配置して１次元のセンサアレ
イを構成することもできる。さらに、単体で用いること
も可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。
面に基づいて説明する。
【００１６】図１はＸ線撮像装置の構成を模式的に示す
図である。Ｘ線面センサ１は、その内部に５行×５列の
行列状に配置された２５個のセンサ画素（放射線検出
器）１１，１２，・・，５５を有しており、各行共通に入
力されるゲート線６１，６２，・・，６５と、各列共通の
読み出し信号線７１，７２，・・，７５が配線されてい
る。
図である。Ｘ線面センサ１は、その内部に５行×５列の
行列状に配置された２５個のセンサ画素（放射線検出
器）１１，１２，・・，５５を有しており、各行共通に入
力されるゲート線６１，６２，・・，６５と、各列共通の
読み出し信号線７１，７２，・・，７５が配線されてい
る。
【００１７】ゲート線６１，６２，・・，６５は、ゲート
ドライバ回路２により順次選択的に駆動される。駆動さ
れた行に属するセンサ画素からの出力は、読み出し信号
線７１，７２，・・，７５を通じて外部に取り出され、読
み出しアンプ回路３に入力される。制御回路４は、ゲー
トドライバ回路２と読み出しアンプ回路３の動作を統括
制御するために設けられており、ゲート線を６１，６
２，６３・・・ と順次駆動してゆくことにより、全センサ
画素１１，１２，・・，５５からの出力データを収集し、
最終的に２次元画像を構成することができる。
ドライバ回路２により順次選択的に駆動される。駆動さ
れた行に属するセンサ画素からの出力は、読み出し信号
線７１，７２，・・，７５を通じて外部に取り出され、読
み出しアンプ回路３に入力される。制御回路４は、ゲー
トドライバ回路２と読み出しアンプ回路３の動作を統括
制御するために設けられており、ゲート線を６１，６
２，６３・・・ と順次駆動してゆくことにより、全センサ
画素１１，１２，・・，５５からの出力データを収集し、
最終的に２次元画像を構成することができる。
【００１８】図２は、図１に示すＸ線面センサの１つの
センサ画素１２の構成を模式的に示す断面図である。
センサ画素１２の構成を模式的に示す断面図である。
【００１９】センサ画素１２は、バイアス電圧を印加す
るための共通電極８、入射Ｘ線を電荷信号に変換するＸ
線変換層（例えばａ−Ｓｅ）９、Ｘ線変換層９内で発生
した電荷信号を収集するための画素電極１２１、収集さ
れた電荷を蓄積するための蓄積容量１２２、並びに蓄積
容量１２２に蓄積された電荷を外部回路に導入するため
のトランジスタスイッチ１２３とから構成されている。
るための共通電極８、入射Ｘ線を電荷信号に変換するＸ
線変換層（例えばａ−Ｓｅ）９、Ｘ線変換層９内で発生
した電荷信号を収集するための画素電極１２１、収集さ
れた電荷を蓄積するための蓄積容量１２２、並びに蓄積
容量１２２に蓄積された電荷を外部回路に導入するため
のトランジスタスイッチ１２３とから構成されている。
【００２０】トランジスタスイッチ１２３は、一般に薄
膜技術を用いて製造され、ＴＦＴ(Thin Film Trasisto
r) と呼ばれている。このトランジスタスイッチ１２３
には、ゲート、ソース、ドレインの３端子があり、ソー
ス端子（またはドレイン端子）が蓄積容量１２２に、ド
レイン端子（またはソース端子）が読み出し信号線７２
に接続されている。ソース端子とドレイン端子の導通／
非導通は、ゲート端子（ゲート線６１に接続）の電位
（制御電圧）によって制御され、トランジスタスイッチ
１２３がｎ型である場合には、制御電圧を正方向に遷移
させることで導通状態、負方向に遷移させることで非導
通状態になる。一般的には、導通時の制御電位は正電位
（＋１０Ｖ程度）、非導通時の制御電位は負電位（−１
０Ｖ程度）とするのが通常であるが、もちろん、これに
限定されるものではなく、例えば＋５Ｖで導通、＋０．
５Ｖで非導通となるようなトランジスタスイッチも考え
ることができる（以下の実施の形態では、簡単のため、
前者の正電位で導通し、負電位で非導通となる例を用い
て解説する）。
膜技術を用いて製造され、ＴＦＴ(Thin Film Trasisto
r) と呼ばれている。このトランジスタスイッチ１２３
には、ゲート、ソース、ドレインの３端子があり、ソー
ス端子（またはドレイン端子）が蓄積容量１２２に、ド
レイン端子（またはソース端子）が読み出し信号線７２
に接続されている。ソース端子とドレイン端子の導通／
非導通は、ゲート端子（ゲート線６１に接続）の電位
（制御電圧）によって制御され、トランジスタスイッチ
１２３がｎ型である場合には、制御電圧を正方向に遷移
させることで導通状態、負方向に遷移させることで非導
通状態になる。一般的には、導通時の制御電位は正電位
（＋１０Ｖ程度）、非導通時の制御電位は負電位（−１
０Ｖ程度）とするのが通常であるが、もちろん、これに
限定されるものではなく、例えば＋５Ｖで導通、＋０．
５Ｖで非導通となるようなトランジスタスイッチも考え
ることができる（以下の実施の形態では、簡単のため、
前者の正電位で導通し、負電位で非導通となる例を用い
て解説する）。
【００２１】さて、本実施の形態では、蓄積容量に蓄積
された電荷を外部回路に導入するためのトランジスタス
イッチとして、ｎ型トランジスタを用い、そのトランジ
スタスイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の
遷移極性（負電圧）と、Ｘ線変換層９からの出力電荷の
蓄積によって変位する蓄積容量電位の遷移極性（すなわ
ちＸ線変換層９に印加するバイアス電圧の極性）とを同
じ極性（負電圧）にしたところに特徴がある。
された電荷を外部回路に導入するためのトランジスタス
イッチとして、ｎ型トランジスタを用い、そのトランジ
スタスイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の
遷移極性（負電圧）と、Ｘ線変換層９からの出力電荷の
蓄積によって変位する蓄積容量電位の遷移極性（すなわ
ちＸ線変換層９に印加するバイアス電圧の極性）とを同
じ極性（負電圧）にしたところに特徴がある。
【００２２】次に、本実施の形態の作用を図３，図４を
用いて説明する。図３，図４は、図２のセンサ画素１２
の等価回路を示したものであり、Ｘ線変換層９は容量Ｃ
ｓとして、蓄積容量１２２は容量Ｃとして表記してい
る。また、トランジスタスイッチ１２３の信号読み出し
端子７２は、回路動作上はＧＮＤ電位に等価となるた
め、ＧＮＤ（０）として表記している。
用いて説明する。図３，図４は、図２のセンサ画素１２
の等価回路を示したものであり、Ｘ線変換層９は容量Ｃ
ｓとして、蓄積容量１２２は容量Ｃとして表記してい
る。また、トランジスタスイッチ１２３の信号読み出し
端子７２は、回路動作上はＧＮＤ電位に等価となるた
め、ＧＮＤ（０）として表記している。
【００２３】まず、従来のケースとして、図３（ａ）に
示すように、共通電極８の電位（バイアス電圧）をＶｂ
で表し、ここに正電位Ｖｂ＝＋Ｅを与える場合を考え
る。ただし、初期状態においては、蓄積容量１２２の電
位Ｖｓは０（ＧＮＤ電位）であるとし、トランジスタス
イッチ１２３のゲート電位Ｖｇには、負電位Ｖｇ＝−Ｖ
がかかっており、トランジスタスイッチ１２３がＯＦＦ
状態（ｎ型トランジスタ）であると仮定する。
示すように、共通電極８の電位（バイアス電圧）をＶｂ
で表し、ここに正電位Ｖｂ＝＋Ｅを与える場合を考え
る。ただし、初期状態においては、蓄積容量１２２の電
位Ｖｓは０（ＧＮＤ電位）であるとし、トランジスタス
イッチ１２３のゲート電位Ｖｇには、負電位Ｖｇ＝−Ｖ
がかかっており、トランジスタスイッチ１２３がＯＦＦ
状態（ｎ型トランジスタ）であると仮定する。
【００２４】いま、Ｘ線変換層９にＸ線が入射し、総電
荷量＋Ｑが発生したとする（図３（ｂ））。このとき発
生した電荷＋Ｑは、一般にＣｓの値がＣの値に比べて十
分に小さいため、その殆どが容量Ｃに蓄積され、蓄積容
量１２２にＶｓ＝＋Ｑ／Ｃの電位が発生することにな
る。従って、もし過剰なＸ線照射があった場合には、＋
Ｑの値が非常に大きくなり、トランジスタスイッチ１２
３がＯＦＦ状態のまま、ドレイン−ソース間の電圧が過
剰に上昇する。その結果として、最終的にはドレイン−
ソース間の耐圧を超えてしまい、トランジスタスイッチ
１２３の永久破壊に至ることになる。
荷量＋Ｑが発生したとする（図３（ｂ））。このとき発
生した電荷＋Ｑは、一般にＣｓの値がＣの値に比べて十
分に小さいため、その殆どが容量Ｃに蓄積され、蓄積容
量１２２にＶｓ＝＋Ｑ／Ｃの電位が発生することにな
る。従って、もし過剰なＸ線照射があった場合には、＋
Ｑの値が非常に大きくなり、トランジスタスイッチ１２
３がＯＦＦ状態のまま、ドレイン−ソース間の電圧が過
剰に上昇する。その結果として、最終的にはドレイン−
ソース間の耐圧を超えてしまい、トランジスタスイッチ
１２３の永久破壊に至ることになる。
【００２５】そこで、本実施の形態では、図４（ａ），
（ｂ）に示すように、Ｘ線変換層９に印加するバイアス
電圧Ｖｂを負電圧（Ｖｂ＝−Ｅ）とすることで、以上の
ような問題を解決している。
（ｂ）に示すように、Ｘ線変換層９に印加するバイアス
電圧Ｖｂを負電圧（Ｖｂ＝−Ｅ）とすることで、以上の
ような問題を解決している。
【００２６】すなわち、バイアス電圧Ｖｂを、トランジ
スタスイッチ１２３をＯＮからＯＦＦにするときの制御
電圧の遷移方向と同じ極性（負電圧）とすれば、Ｘ線変
換層９へのＸ線の入射にともなって、蓄積容量１２２の
電位Ｖｓが、Ｖｓ＝−Ｑ／Ｃの関係式で降下（負電位側
にシフト）してゆき（図４（ｂ））、やがてトランジス
タスイッチ１２３のゲート電位Ｖｇ＝−Ｖを下回ること
になる。そして、Ｖｓ＜Ｖｇとなれば、トランジスタス
イッチ１２３はＯＮに転じ、容量Ｃに蓄積された電荷
は、トランジスタスイッチ１２３のチャンネルを通じて
放電され、それ以上の電位シフトは起こらなくなるの
で、トランジスタスイッチ１２３の永久破壊を防ぐこと
ができる。
スタスイッチ１２３をＯＮからＯＦＦにするときの制御
電圧の遷移方向と同じ極性（負電圧）とすれば、Ｘ線変
換層９へのＸ線の入射にともなって、蓄積容量１２２の
電位Ｖｓが、Ｖｓ＝−Ｑ／Ｃの関係式で降下（負電位側
にシフト）してゆき（図４（ｂ））、やがてトランジス
タスイッチ１２３のゲート電位Ｖｇ＝−Ｖを下回ること
になる。そして、Ｖｓ＜Ｖｇとなれば、トランジスタス
イッチ１２３はＯＮに転じ、容量Ｃに蓄積された電荷
は、トランジスタスイッチ１２３のチャンネルを通じて
放電され、それ以上の電位シフトは起こらなくなるの
で、トランジスタスイッチ１２３の永久破壊を防ぐこと
ができる。
【００２７】ここで、以上の実施の形態では、ゲート電
位を負方向に遷移させた場合にＯＦＦとなるｎ型のトラ
ンジスタスイッチを用いているが、これに限定されず、
トランジスタスイッチとしてｐ型のもの、つまりゲート
電位を正方向に遷移させた場合にＯＦＦとなるトランジ
スタスイッチを用いても、本発明は実施可能である。こ
の場合、Ｘ線変換層９に印加するバイアス電圧を正と
し、Ｘ線入射による蓄積容量の電位シフトも正になるよ
うに構成する。
位を負方向に遷移させた場合にＯＦＦとなるｎ型のトラ
ンジスタスイッチを用いているが、これに限定されず、
トランジスタスイッチとしてｐ型のもの、つまりゲート
電位を正方向に遷移させた場合にＯＦＦとなるトランジ
スタスイッチを用いても、本発明は実施可能である。こ
の場合、Ｘ線変換層９に印加するバイアス電圧を正と
し、Ｘ線入射による蓄積容量の電位シフトも正になるよ
うに構成する。
【００２８】また、以上の実施の形態では、蓄積容量１
２２を、Ｘ線変換層９とは物理的に分離して作製してい
るが、これに限られることなく、Ｘ線変換層９自体の寄
生容量が比較的大きい場合には、その寄生容量を蓄積容
量として代用してもよい。
２２を、Ｘ線変換層９とは物理的に分離して作製してい
るが、これに限られることなく、Ｘ線変換層９自体の寄
生容量が比較的大きい場合には、その寄生容量を蓄積容
量として代用してもよい。
【００２９】さらに、以上の実施の形態では、５画素×
５画素の面センサの例を示したが、本発明の放射線検出
器はこれに限定されることなく、任意の画素数の面セン
サを構成することもできる。また、このような面センサ
のほか、画素が一列に並ぶ１次元センサアレイも構成す
ることもできる。さらに、本発明の放射線検出器は、単
体（１個）での使用も可能である。
５画素の面センサの例を示したが、本発明の放射線検出
器はこれに限定されることなく、任意の画素数の面セン
サを構成することもできる。また、このような面センサ
のほか、画素が一列に並ぶ１次元センサアレイも構成す
ることもできる。さらに、本発明の放射線検出器は、単
体（１個）での使用も可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蓄積容量に蓄積された電荷信号を外部回路に導入するた
めのトランジスタスイッチ（ＴＦＴ）のＯＮ／ＯＦＦを
電圧信号によって制御する構造の放射線検出器におい
て、トランジスタスイッチをＯＮからＯＦＦにするとき
の制御電圧の遷移方向と、変換層からの出力電荷の蓄積
によって変位する蓄積容量電位の遷移方向とを同じ極性
にしているので、過剰な放射線（Ｘ線）照射があって
も、トランジスタスイッチが永久破壊することを防ぐこ
とができる。しかも、そのような効果を、デュアルゲー
トのＴＦＴや保護ダイオード等の高電圧保護機構を設け
ることなく達成できるので、製造歩留りが悪化すること
もない。
蓄積容量に蓄積された電荷信号を外部回路に導入するた
めのトランジスタスイッチ（ＴＦＴ）のＯＮ／ＯＦＦを
電圧信号によって制御する構造の放射線検出器におい
て、トランジスタスイッチをＯＮからＯＦＦにするとき
の制御電圧の遷移方向と、変換層からの出力電荷の蓄積
によって変位する蓄積容量電位の遷移方向とを同じ極性
にしているので、過剰な放射線（Ｘ線）照射があって
も、トランジスタスイッチが永久破壊することを防ぐこ
とができる。しかも、そのような効果を、デュアルゲー
トのＴＦＴや保護ダイオード等の高電圧保護機構を設け
ることなく達成できるので、製造歩留りが悪化すること
もない。
【図１】Ｘ線撮像装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示すＸ線面センサの１つのセンサ画素１
２の構成を模式的に示す断面図である。
２の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】従来の放射線検出器の動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の動作説明図である。
１ Ｘ線面センサ １１，１２，・・，５５ センサ画素（放射線検出器） ２ ゲートドライバ回路 ３ 読み出しアンプ回路 ４ 制御回路 ６１，６２，・・，６５ ゲート線 ７１，７２，・・，７５ 読み出し信号線 ８ 共通電極 ９ Ｘ線変換層 １２１ 画素電極 １２２ 蓄積容量 １２３ トランジスタスイッチ（ＴＦＴ）
Claims (3)
- 【請求項１】 放射線に感応し電荷信号を出力する変換
層と、変換層からの出力電荷を蓄積する蓄積容量と、こ
の蓄積容量に蓄積された信号電荷を外部回路に導入する
ためのトランジスタスイッチとを備え、そのトランジス
タスイッチのＯＮ／ＯＦＦを電圧信号によって制御する
ように構成された放射線検出器において、トランジスタ
スイッチをＯＮからＯＦＦにするときの制御電圧の遷移
方向が、上記変換層からの出力電荷の蓄積によって変位
する蓄積容量電位の遷移方向と同じ極性であることを特
徴とする放射線検出器。 - 【請求項２】 トランジスタスイッチをＯＮからＯＦＦ
にするときの制御電圧の遷移方向が負であり、かつ、変
換層からの出力電荷の蓄積によって変位する蓄積容量電
位の遷移方向も負であることを特徴とする請求項１記載
の放射線検出器。 - 【請求項３】 トランジスタスイッチをＯＮからＯＦＦ
にするときの制御電圧の遷移方向が正であり、かつ、変
換層からの出力電荷の蓄積によって変位する蓄積容量電
位の遷移方向も正であることを特徴とする請求項１記載
の放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24204398A JP4066531B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24204398A JP4066531B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000075039A true JP2000075039A (ja) | 2000-03-14 |
| JP4066531B2 JP4066531B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=17083428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24204398A Expired - Lifetime JP4066531B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4066531B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0971244A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | FTNI Inc. | "Direct conversion digital X-Ray detector with inherent high voltage protection for static and dynamic imaging" |
| US6849853B2 (en) | 2001-10-03 | 2005-02-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | X-ray flat panel detector |
| US7822179B2 (en) | 2007-09-21 | 2010-10-26 | Fujifilm Corporation | Apparatus and method for processing radiation image |
| KR101139408B1 (ko) * | 2009-09-14 | 2012-04-27 | 주식회사 디알텍 | 디지털 ｘ-선 검출기에서 방전 경로를 구비한 화소 회로 및 이를 이용한 디지털 ｘ-선 검출기 |
-
1998
- 1998-08-27 JP JP24204398A patent/JP4066531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0971244A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | FTNI Inc. | "Direct conversion digital X-Ray detector with inherent high voltage protection for static and dynamic imaging" |
| EP0971244A3 (en) * | 1998-07-08 | 2001-04-18 | FTNI Inc. | Direct conversion digital X-ray detector with inherent high voltage protection for static and dynamic imaging |
| US6849853B2 (en) | 2001-10-03 | 2005-02-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | X-ray flat panel detector |
| US7822179B2 (en) | 2007-09-21 | 2010-10-26 | Fujifilm Corporation | Apparatus and method for processing radiation image |
| KR101139408B1 (ko) * | 2009-09-14 | 2012-04-27 | 주식회사 디알텍 | 디지털 ｘ-선 검출기에서 방전 경로를 구비한 화소 회로 및 이를 이용한 디지털 ｘ-선 검출기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4066531B2 (ja) | 2008-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5869837A (en) | Radiation imaging panel | |
| US5930591A (en) | High resolution, low voltage flat-panel radiation imaging sensors | |
| US5929449A (en) | Flat panel detector for radiation imaging with reduced electronic noise | |
| US9357143B2 (en) | Image pickup unit and image pickup display system | |
| JPH11307756A (ja) | 光電変換装置および放射線読取装置 | |
| EP3275176B1 (en) | Apparatus and method using a dual gate tft structure | |
| US7566878B2 (en) | Radiation image detector | |
| US6172369B1 (en) | Flat panel detector for radiation imaging with reduced trapped charges | |
| US20130100327A1 (en) | Image pickup unit and image pickup display system | |
| JP5895650B2 (ja) | 撮像装置および撮像表示システム | |
| JP2001345440A (ja) | 電磁波検出装置 | |
| EP2250518A2 (en) | Suppression of direct detection events in x-ray detectors | |
| WO2014143473A1 (en) | High performance digital imaging system | |
| JP4343893B2 (ja) | 光電変換装置、放射線読取装置及び光電変換装置の駆動方法 | |
| JP4026377B2 (ja) | 放射線検出装置 | |
| EP2667591B1 (en) | Solid imaging device | |
| US6489618B1 (en) | Radiation image pickup device | |
| JP4376350B2 (ja) | ピクセル増幅器回路 | |
| JP2000075039A (ja) | 放射線検出器 | |
| US20120205549A1 (en) | Detector unit for detecting electromagnetic radiation | |
| KR20180113618A (ko) | 판독 동안 비례 전하 이득을 갖는 방사선 촬상 검출기 | |
| JP2000111653A (ja) | 放射線２次元検出器 | |
| JP4217444B2 (ja) | 放射線検出装置及びその製造方法 | |
| US9536921B2 (en) | Radiation image-pickup device and radiation image-pickup display system | |
| JP2001108748A (ja) | 放射線撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041101 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060630 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071218 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071231 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140118 Year of fee payment: 6 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |