JP3167150B2 - 半導体光検出装置 - Google Patents
半導体光検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光検出装置にか
かり、特に、高感度，低雑音の半導体光検出装置に関す
る。
かり、特に、高感度，低雑音の半導体光検出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体光検出装置の一例として、図５に
示すように、光検出器にフォトダイオードを用い、この
フォトダイオードからの検出出力をＦＥＴソースフォロ
アで電流増幅して出力を得るものが知られている。この
半導体光検出装置では、フォトダイオードで光検出によ
って信号電荷が生じ、この信号電荷による電圧がＦＥＴ
のゲート用電極に印加されている。ＦＥＴのゲート用電
極の入力インピーダンスが非常に高いため、信号電荷に
よる電圧が保持され、ＦＥＴのソースに接続された負荷
抵抗ＲL にこの電圧が出力される。図５の回路の等価回
路が図６に示されている。光検出によってＦＥＴのゲー
ト用電極に生じる電圧変化ΔＶは、入射した光で生じた
信号電荷量ΔＱ及びゲート用電極に接続されている全容
量Ｃ（ＦＥＴ入力容量Ｃin及びフォトダイオードＰＤの
容量ＣPDの和）を用いて、 ΔＶ＝ΔＱ／Ｃ＝ΔＱ／（Ｃin＋ＣPD） とあらわされる。このΔＶが負荷抵抗ＲL にあらわれ
る。
示すように、光検出器にフォトダイオードを用い、この
フォトダイオードからの検出出力をＦＥＴソースフォロ
アで電流増幅して出力を得るものが知られている。この
半導体光検出装置では、フォトダイオードで光検出によ
って信号電荷が生じ、この信号電荷による電圧がＦＥＴ
のゲート用電極に印加されている。ＦＥＴのゲート用電
極の入力インピーダンスが非常に高いため、信号電荷に
よる電圧が保持され、ＦＥＴのソースに接続された負荷
抵抗ＲL にこの電圧が出力される。図５の回路の等価回
路が図６に示されている。光検出によってＦＥＴのゲー
ト用電極に生じる電圧変化ΔＶは、入射した光で生じた
信号電荷量ΔＱ及びゲート用電極に接続されている全容
量Ｃ（ＦＥＴ入力容量Ｃin及びフォトダイオードＰＤの
容量ＣPDの和）を用いて、 ΔＶ＝ΔＱ／Ｃ＝ΔＱ／（Ｃin＋ＣPD） とあらわされる。このΔＶが負荷抵抗ＲL にあらわれ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】微弱な光を検出するた
めには半導体光検出装置を高感度のものにする必要があ
る。その方法の一つとして、大面積のフォトダイオード
を光検出器に用いるということが考えられている。しか
し、大面積のフォトダイオードではその容量ＣPDが大き
くなり、前述の式に示したように、光検出によってＦＥ
Ｔのゲート用電極に生じる電圧変化ΔＶが小さくなる。
これは、等価的に感度が低下することを意味し、熱雑音
（ｋＴＣ雑音）などのノイズの影響を受け、ノイズ成分
が信号に混入しやすくなる。また、フォトダイオードの
検出出力用の電極に信号電荷が到達するのに時間がかか
り、応答が鈍くなり、残像現象などが生じてしまう。こ
のように、半導体の光検出器では、小型軽量という利点
はあるが、微弱な光を検出するのにその性質上の限界を
有していた。
めには半導体光検出装置を高感度のものにする必要があ
る。その方法の一つとして、大面積のフォトダイオード
を光検出器に用いるということが考えられている。しか
し、大面積のフォトダイオードではその容量ＣPDが大き
くなり、前述の式に示したように、光検出によってＦＥ
Ｔのゲート用電極に生じる電圧変化ΔＶが小さくなる。
これは、等価的に感度が低下することを意味し、熱雑音
（ｋＴＣ雑音）などのノイズの影響を受け、ノイズ成分
が信号に混入しやすくなる。また、フォトダイオードの
検出出力用の電極に信号電荷が到達するのに時間がかか
り、応答が鈍くなり、残像現象などが生じてしまう。こ
のように、半導体の光検出器では、小型軽量という利点
はあるが、微弱な光を検出するのにその性質上の限界を
有していた。
【０００４】本発明は、前述の問題点を克服し、従来よ
りも高感度，低雑音の半導体光検出装置を提供すること
をその目的とする。
りも高感度，低雑音の半導体光検出装置を提供すること
をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体光検出装
置は、半導体基板と、この基板の受光領域上に互いに隣
接して配置された複数の電極と、基板上に形成され、複
数の電極のうち所定の電極下に蓄えられた電荷の転送を
制御するトランスファーゲート用電極と、電荷と反対極
性のバイアス電圧を複数の電極に印加し、トランスファ
ーゲート用電極より最遠の複数の電極から順次バイアス
電圧の印加を解除し若しくは電荷と同一極性の電圧を印
加し、トランスファーゲート用電極に電荷と反対極性の
電圧を印加する制御回路とを備えたことを特徴とする。
置は、半導体基板と、この基板の受光領域上に互いに隣
接して配置された複数の電極と、基板上に形成され、複
数の電極のうち所定の電極下に蓄えられた電荷の転送を
制御するトランスファーゲート用電極と、電荷と反対極
性のバイアス電圧を複数の電極に印加し、トランスファ
ーゲート用電極より最遠の複数の電極から順次バイアス
電圧の印加を解除し若しくは電荷と同一極性の電圧を印
加し、トランスファーゲート用電極に電荷と反対極性の
電圧を印加する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【０００６】また、トランスファーゲート用電極を介し
て複数の電極近傍でかつ互いに隣り合った複数の移送用
電極と、この移送用電極下に蓄えられた電荷の転送を制
御する出力ゲート用電極とを基板上にさらに備え、制御
回路が、さらに、電荷と反対極性のバイアス電圧を複数
の移送用電極に印加し、出力ゲート用電極より最遠の移
送用電極から順次バイアス電圧の印加を解除し若しくは
電荷と同一極性の電圧を印加し、出力ゲート用電極に電
荷と反対極性の電圧を印加することを特徴としてもよ
い。
て複数の電極近傍でかつ互いに隣り合った複数の移送用
電極と、この移送用電極下に蓄えられた電荷の転送を制
御する出力ゲート用電極とを基板上にさらに備え、制御
回路が、さらに、電荷と反対極性のバイアス電圧を複数
の移送用電極に印加し、出力ゲート用電極より最遠の移
送用電極から順次バイアス電圧の印加を解除し若しくは
電荷と同一極性の電圧を印加し、出力ゲート用電極に電
荷と反対極性の電圧を印加することを特徴としてもよ
い。
【０００７】そして、出力ゲート用電極近傍にフローテ
ィングディフュージョンアンプをさらに備えたことを特
徴としてもよい。
ィングディフュージョンアンプをさらに備えたことを特
徴としてもよい。
【０００８】
【作用】本発明の半導体光検出装置では、受光領域で入
射した光によって生じた電荷は、トランスファーゲート
用電極の側の電極より最遠の受光領域上の電極から順次
バイアス電圧の印加が解除され若しくは電荷と同一極性
の電圧が印加されることで、ポテンシャル障壁がトラン
スファーゲート用電極の側の電極近傍へと順次高くな
り、電荷がひきよせられる。トランスファーゲート用電
極に電荷と反対極性の電圧が印加されると、トランスフ
ァーゲート用電極下のポテンシャル障壁が低くなって電
荷が通過できるようになりこれが読み出される。
射した光によって生じた電荷は、トランスファーゲート
用電極の側の電極より最遠の受光領域上の電極から順次
バイアス電圧の印加が解除され若しくは電荷と同一極性
の電圧が印加されることで、ポテンシャル障壁がトラン
スファーゲート用電極の側の電極近傍へと順次高くな
り、電荷がひきよせられる。トランスファーゲート用電
極に電荷と反対極性の電圧が印加されると、トランスフ
ァーゲート用電極下のポテンシャル障壁が低くなって電
荷が通過できるようになりこれが読み出される。
【０００９】移送用電極及び出力ゲート用電極が設けら
れている場合、この電荷が、トランスファーゲート用電
極に電荷と反対極性の電圧が印加されることによって移
送用電極に転送された後、出力ゲート用電極より最遠の
移送用電極から順次バイアス電圧の印加が解除され若し
くは電荷と同一極性の電圧が印加されると、ポテンシャ
ル障壁が出力ゲート用電極の側の電極近傍へと順次高く
なり、出力ゲート用電極の側の移送用電極下に集められ
る。電荷が集められることで、この電荷による電位が上
昇し、これが出力ゲート用電極に電荷と反対極性の電圧
が印加されていると、出力ゲート用電極下のポテンシャ
ル障壁が低くなって電荷が通過できるようになりこれが
出力される。
れている場合、この電荷が、トランスファーゲート用電
極に電荷と反対極性の電圧が印加されることによって移
送用電極に転送された後、出力ゲート用電極より最遠の
移送用電極から順次バイアス電圧の印加が解除され若し
くは電荷と同一極性の電圧が印加されると、ポテンシャ
ル障壁が出力ゲート用電極の側の電極近傍へと順次高く
なり、出力ゲート用電極の側の移送用電極下に集められ
る。電荷が集められることで、この電荷による電位が上
昇し、これが出力ゲート用電極に電荷と反対極性の電圧
が印加されていると、出力ゲート用電極下のポテンシャ
ル障壁が低くなって電荷が通過できるようになりこれが
出力される。
【００１０】フローティングディフュージョンアンプが
設けられている場合、これらの出力はその高い入力イン
ピーダンスにより、電荷が保持されて減衰の非常に少な
い出力となる。
設けられている場合、これらの出力はその高い入力イン
ピーダンスにより、電荷が保持されて減衰の非常に少な
い出力となる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図１乃至図４を用いて説明
する。この図１に示す半導体光検出装置は、簡単のため
に大面積のフォトダイオードの光検出領域を３×３で分
割した例である。
する。この図１に示す半導体光検出装置は、簡単のため
に大面積のフォトダイオードの光検出領域を３×３で分
割した例である。
【００１２】この半導体光検出装置は、ｐ型半導体の基
板１０２に、ＭＯＳ構造にて、電極１１〜３３が配置さ
れている。受光領域１０は、電極１１〜３３のいづれか
に正電圧を加えることで、ＭＯＳキャパシタ型の光電変
換が行われる光検出領域である。電極１１〜１３，２１
〜２３，３１〜３３は、それぞれ互いに接続されて、コ
ントロール電圧φ1V，φ2V，φ3Vが与えられ、受光領域
１０の表面のポテンシャルを制御し、その電極下の基板
表面に電荷を蓄積しもしくは転送，放出するものであ
る。
板１０２に、ＭＯＳ構造にて、電極１１〜３３が配置さ
れている。受光領域１０は、電極１１〜３３のいづれか
に正電圧を加えることで、ＭＯＳキャパシタ型の光電変
換が行われる光検出領域である。電極１１〜１３，２１
〜２３，３１〜３３は、それぞれ互いに接続されて、コ
ントロール電圧φ1V，φ2V，φ3Vが与えられ、受光領域
１０の表面のポテンシャルを制御し、その電極下の基板
表面に電荷を蓄積しもしくは転送，放出するものであ
る。
【００１３】電極３１〜３３近傍の受光領域１０の外側
にはトランスファーゲート用電極４１〜４３が設けら
れ、コントロール電圧φTGにより正電圧が加えられてそ
の付近のポテンシャル障壁を低くすることで、電極３１
〜３３下に保持された電荷を移送用電極５１〜５３に転
送するものである。移送用電極５１〜５３も、電極１１
〜３３と同様、ＭＯＳ構造を有し、コントロール電圧φ
1H，φ2H，φ3Hにより、基板表面のポテンシャル障壁を
制御して、その電極下の基板表面に電荷を蓄積し、もし
くは放出するものである。出力ゲート用電極６１は、正
電圧が加えられることで、移送用電極５１下に保持され
た電荷をｎ型領域７１に転送するものである。
にはトランスファーゲート用電極４１〜４３が設けら
れ、コントロール電圧φTGにより正電圧が加えられてそ
の付近のポテンシャル障壁を低くすることで、電極３１
〜３３下に保持された電荷を移送用電極５１〜５３に転
送するものである。移送用電極５１〜５３も、電極１１
〜３３と同様、ＭＯＳ構造を有し、コントロール電圧φ
1H，φ2H，φ3Hにより、基板表面のポテンシャル障壁を
制御して、その電極下の基板表面に電荷を蓄積し、もし
くは放出するものである。出力ゲート用電極６１は、正
電圧が加えられることで、移送用電極５１下に保持され
た電荷をｎ型領域７１に転送するものである。
【００１４】ｎ型領域７１及びＦＥＴ１０１でフローテ
ィングディフュージョンアンプ１７１が構成されてお
り、ｎ型領域７１に蓄積された電荷による電圧が負荷抵
抗ＲLに出力される。ｎ型領域７１，リセットゲ−ト電
極８１，リセットドレイン９１でリセットＦＥＴが構成
され、リセットドレイン９１は基準電圧ライン（グラン
ド電圧ライン）に接続されている。このリセットＦＥＴ
は、コントロール電圧φRGによりリセットゲ−ト電極８
１に正電圧が加えられると、オンになり、ｎ型領域７１
に蓄積された電荷を放出して、ｎ型領域７１を基準電位
にする、というフローティングディフュージョンアンプ
１７１をリセットするものである。
ィングディフュージョンアンプ１７１が構成されてお
り、ｎ型領域７１に蓄積された電荷による電圧が負荷抵
抗ＲLに出力される。ｎ型領域７１，リセットゲ−ト電
極８１，リセットドレイン９１でリセットＦＥＴが構成
され、リセットドレイン９１は基準電圧ライン（グラン
ド電圧ライン）に接続されている。このリセットＦＥＴ
は、コントロール電圧φRGによりリセットゲ−ト電極８
１に正電圧が加えられると、オンになり、ｎ型領域７１
に蓄積された電荷を放出して、ｎ型領域７１を基準電位
にする、というフローティングディフュージョンアンプ
１７１をリセットするものである。
【００１５】制御回路１００は、図２のタイミングチャ
ートに示すようなコントロール電圧φ1V，φ2V，φ3V，
φTG，φ1H，φ2H，φ3H，φRGを発生し、各電極へ出力
するものである。制御回路１００は、外部に設けられた
水晶発振子若しくはセラミック発振子Ｘ１による基準ク
ロックで制御され、カウンタ及びデコーダという簡単な
構成で製作されている。
ートに示すようなコントロール電圧φ1V，φ2V，φ3V，
φTG，φ1H，φ2H，φ3H，φRGを発生し、各電極へ出力
するものである。制御回路１００は、外部に設けられた
水晶発振子若しくはセラミック発振子Ｘ１による基準ク
ロックで制御され、カウンタ及びデコーダという簡単な
構成で製作されている。
【００１６】つぎに、この半導体光検出装置の動作につ
いて図１のＡ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’断面の基板１０２のポテ
ンシャル図（図３，図４）を用いて説明する。
いて図１のＡ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’断面の基板１０２のポテ
ンシャル図（図３，図４）を用いて説明する。
【００１７】コントロール電圧φ1Vが「Ｈ」レベルとな
っている期間が電荷蓄積期間であり、この期間において
光電変換によって生じた電荷が受光領域１０に蓄積され
る（図２の時刻ｔ0 の状態、図３（ａ），図４（ａ）参
照）。電荷蓄積期間経過後、コントロール電圧φ1V，φ
2Vが順次「Ｌ」レベルとなり、電極１１〜１３，２１〜
２３下のポテンシャル障壁が順次高くなり、光電変換に
よって生じた電荷がトランスファーゲート用電極４１〜
４３の方に押しやられ（図２の時刻ｔ1 〜ｔ2の状態、
図３（ｂ），（ｃ），図４（ａ）参照）、コントロール
電圧φTG「Ｈ」レベルとなり、移送用電極５１〜５３と
つながる（図２の時刻ｔ3 の状態、図３（ｄ），図４
（ｂ）参照）。続いて、コントロール電圧φ3Vが「Ｌ」
レベルとなり、受光領域１０で生じた全電荷がトランス
ファーゲート用電極４１〜４３および移送用電極５１〜
５３下に転送される（図２の時刻ｔ4 の状態、図３
（ｅ），図４（ｃ）参照）。トランスファーゲート用電
極４１〜４３が「Ｌ」レベルとなり、電極４１〜４３下
のポテンシャル障壁が高くなって、受光領域１０と移送
用電極５１〜５３とがきりはなされる（図２の時刻ｔ5
の状態、図３（ｆ），図４（ｄ）参照）。
っている期間が電荷蓄積期間であり、この期間において
光電変換によって生じた電荷が受光領域１０に蓄積され
る（図２の時刻ｔ0 の状態、図３（ａ），図４（ａ）参
照）。電荷蓄積期間経過後、コントロール電圧φ1V，φ
2Vが順次「Ｌ」レベルとなり、電極１１〜１３，２１〜
２３下のポテンシャル障壁が順次高くなり、光電変換に
よって生じた電荷がトランスファーゲート用電極４１〜
４３の方に押しやられ（図２の時刻ｔ1 〜ｔ2の状態、
図３（ｂ），（ｃ），図４（ａ）参照）、コントロール
電圧φTG「Ｈ」レベルとなり、移送用電極５１〜５３と
つながる（図２の時刻ｔ3 の状態、図３（ｄ），図４
（ｂ）参照）。続いて、コントロール電圧φ3Vが「Ｌ」
レベルとなり、受光領域１０で生じた全電荷がトランス
ファーゲート用電極４１〜４３および移送用電極５１〜
５３下に転送される（図２の時刻ｔ4 の状態、図３
（ｅ），図４（ｃ）参照）。トランスファーゲート用電
極４１〜４３が「Ｌ」レベルとなり、電極４１〜４３下
のポテンシャル障壁が高くなって、受光領域１０と移送
用電極５１〜５３とがきりはなされる（図２の時刻ｔ5
の状態、図３（ｆ），図４（ｄ）参照）。
【００１８】受光領域１０では、コントロール電圧
φ1V，φ2V，φ3Vは「Ｈ」レベルとなって電荷蓄積期間
になり、この動作が繰り返される（図２の時刻ｔ6 以降
の状態、図３（ｇ），（ｈ），（ｉ）参照）。一方、移
送用電極５３，５２，５１へのコントロール電圧φ1H，
φ2H，φ3Hが順に「Ｌ」レベルとなり（ＯＧにはＤＣ電
圧が印加されている。）、移送用電極５１の方に電荷が
集められ、ｎ型領域７１に電荷が転送される。また、コ
ントロール電圧φRGが「Ｈ」レベルとなり、ｎ型領域７
１の電荷が放出されて、フローティングディフュージョ
ンアンプ１７１が予めリセットされている（時刻ｔ6 〜
ｔ8 の状態、図４（ｅ）（ｆ）（ｇ）参照）。コントロ
ール電圧φ3Hが「Ｌ」レベルとなって、全電荷がｎ型領
域７１に転送され、ｎ型領域７１が切り離される。この
ｎ型領域７１の電荷による電圧がフローティングディフ
ュージョンアンプ１７１で増幅され負荷抵抗ＲL に出力
される（時刻ｔ8 の状態、図４（ｇ）参照）。次にリセ
ットゲ−トが「Ｈ」レベルとなり、ＦＤがリセットされ
るまでこの状態が保持され、この動作がくりかえされ
る。
φ1V，φ2V，φ3Vは「Ｈ」レベルとなって電荷蓄積期間
になり、この動作が繰り返される（図２の時刻ｔ6 以降
の状態、図３（ｇ），（ｈ），（ｉ）参照）。一方、移
送用電極５３，５２，５１へのコントロール電圧φ1H，
φ2H，φ3Hが順に「Ｌ」レベルとなり（ＯＧにはＤＣ電
圧が印加されている。）、移送用電極５１の方に電荷が
集められ、ｎ型領域７１に電荷が転送される。また、コ
ントロール電圧φRGが「Ｈ」レベルとなり、ｎ型領域７
１の電荷が放出されて、フローティングディフュージョ
ンアンプ１７１が予めリセットされている（時刻ｔ6 〜
ｔ8 の状態、図４（ｅ）（ｆ）（ｇ）参照）。コントロ
ール電圧φ3Hが「Ｌ」レベルとなって、全電荷がｎ型領
域７１に転送され、ｎ型領域７１が切り離される。この
ｎ型領域７１の電荷による電圧がフローティングディフ
ュージョンアンプ１７１で増幅され負荷抵抗ＲL に出力
される（時刻ｔ8 の状態、図４（ｇ）参照）。次にリセ
ットゲ−トが「Ｈ」レベルとなり、ＦＤがリセットされ
るまでこの状態が保持され、この動作がくりかえされ
る。
【００１９】このように、受光領域１０で光電変換によ
って生じた電荷がｎ型領域７１に転送されて、電荷の読
み残し，残像がなくなる。電荷の転送ロスを無視する
と、前述の容量と電荷量の関係からｎ型領域７１には、
およそ受光領域１０の電位の「（受光領域１０の容量）
／（ｎ型領域７１の容量）」倍の電位が生じる。即ち、
受光領域から基板上の所定領域に電荷を転送すること
で、等価的にそれらの容量比に応じた電圧増幅がなされ
る。その領域に保持された電荷がフローティングディフ
ュージョンアンプの高い入力インピーダンスにより保持
され、この電荷による電圧が出力される。これによっ
て、高感度，低雑音の光検出がなされている。
って生じた電荷がｎ型領域７１に転送されて、電荷の読
み残し，残像がなくなる。電荷の転送ロスを無視する
と、前述の容量と電荷量の関係からｎ型領域７１には、
およそ受光領域１０の電位の「（受光領域１０の容量）
／（ｎ型領域７１の容量）」倍の電位が生じる。即ち、
受光領域から基板上の所定領域に電荷を転送すること
で、等価的にそれらの容量比に応じた電圧増幅がなされ
る。その領域に保持された電荷がフローティングディフ
ュージョンアンプの高い入力インピーダンスにより保持
され、この電荷による電圧が出力される。これによっ
て、高感度，低雑音の光検出がなされている。
【００２０】本発明は、前述の実施例に限らず様々な変
形が可能である。
形が可能である。
【００２１】電極数，電極配列，電極形状や各電極にか
けるパルス波形などについては、例えば、前述の第１実
施例において電極１１〜３３をトランスファーゲート用
電極４１〜４３より遠ざかるにつれて大きくなるように
構成しても良い。また、図１の電極１１〜３３を削除
し、転送用電極に受光領域を設けても良い。この場合
は、電圧増幅率は減少するが制御が若干簡単になる。基
板についてもその表面に低不純物のｎ層が設けられたｐ
ｎ接合を有するものを用いることができる。また、制御
回路を基板外に設けても良い。フローティングディフュ
ージョンアンプにかえてチャージアンプにしても良い。
さらに、受光領域を小さくして多数マトリクス状に配置
し、それぞれの受光領域にトランスファーゲート用電極
若しくは出力ゲート用電極を設けることによっていわゆ
る固体撮像素子を構成すると残像の少なく感度の良い固
体撮像素子になる。このように、上記の色々な組み合わ
せで様々なバリエーションが可能である。
けるパルス波形などについては、例えば、前述の第１実
施例において電極１１〜３３をトランスファーゲート用
電極４１〜４３より遠ざかるにつれて大きくなるように
構成しても良い。また、図１の電極１１〜３３を削除
し、転送用電極に受光領域を設けても良い。この場合
は、電圧増幅率は減少するが制御が若干簡単になる。基
板についてもその表面に低不純物のｎ層が設けられたｐ
ｎ接合を有するものを用いることができる。また、制御
回路を基板外に設けても良い。フローティングディフュ
ージョンアンプにかえてチャージアンプにしても良い。
さらに、受光領域を小さくして多数マトリクス状に配置
し、それぞれの受光領域にトランスファーゲート用電極
若しくは出力ゲート用電極を設けることによっていわゆ
る固体撮像素子を構成すると残像の少なく感度の良い固
体撮像素子になる。このように、上記の色々な組み合わ
せで様々なバリエーションが可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、トランスフ
ァーゲート用電極の側の電極より最遠の電極から順次バ
イアス電圧の印加が解除され若しくは電荷と同一極性の
電圧が印加されることで、光検出で生じる電荷を効率的
に集めることができ、読み残し，残像がなくなり、ま
た、検出出力が等価的に電圧増幅され、低雑音化され検
出感度を向上させることができる。移送用電極から順次
バイアス電圧の印加が解除され若しくは電荷と同一極性
の電圧が印加されることで、検出出力がさらに電圧増幅
され、低雑音化され検出感度が向上させることができ
る。フローティングディフュージョンアンプの増幅によ
り、減衰の非常に少ない出力となり、さらに良好な検出
出力を得ることができる。
ァーゲート用電極の側の電極より最遠の電極から順次バ
イアス電圧の印加が解除され若しくは電荷と同一極性の
電圧が印加されることで、光検出で生じる電荷を効率的
に集めることができ、読み残し，残像がなくなり、ま
た、検出出力が等価的に電圧増幅され、低雑音化され検
出感度を向上させることができる。移送用電極から順次
バイアス電圧の印加が解除され若しくは電荷と同一極性
の電圧が印加されることで、検出出力がさらに電圧増幅
され、低雑音化され検出感度が向上させることができ
る。フローティングディフュージョンアンプの増幅によ
り、減衰の非常に少ない出力となり、さらに良好な検出
出力を得ることができる。
【図１】第１実施例の構成図。
【図２】制御回路からの制御パルスのタイミングチャー
ト。
ト。
【図３】図２の制御パルスによる第１実施例のポテンシ
ャル図。
ャル図。
【図４】図２の制御パルスによる第１実施例のポテンシ
ャル図。
ャル図。
【図５】従来例の半導体光検出装置の回路図
【図６】図５の等価回路を示す回路図。
１０…受光領域 １１〜１３…電極 ２１〜２３…電極 ３１〜３３…電極 ４１〜４３…トランスファーゲート用電極 ６１…出力ゲート用電極 １００…制御回路 ５１〜５３…電極 １７１…フローティングディフュージョンアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/14 - 27/148 H01L 31/00 - 31/02 H01L 31/08 H01L 31/10
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板と、 この基板の受光領域上に互いに隣接して配置された複数
の電極と、 前記基板上に形成され、前記複数の電極のうち所定の電
極下に蓄えられた電荷の転送を制御するトランスファー
ゲート用電極と、 前記電荷と反対極性のバイアス電圧を前記複数の電極に
印加し、前記トランスファーゲート用電極より最遠の前
記複数の電極から順次前記バイアス電圧の印加を解除し
若しくは前記電荷と同一極性の電圧を印加し、前記トラ
ンスファーゲート用電極に前記電荷と反対極性の電圧を
印加する制御回路とを備えたことを特徴とする半導体光
検出装置。 - 【請求項２】 前記トランスファーゲート用電極を介し
て前記複数の電極近傍でかつ互いに隣り合った複数の移
送用電極と、この移送用電極下に蓄えられた電荷の転送
を制御する出力ゲート用電極とを前記基板上にさらに備
え、 前記制御回路が、さらに、前記電荷と反対極性のバイア
ス電圧を前記複数の移送用電極に印加し、前記出力ゲー
ト用電極より最遠の前記移送用電極から順次前記バイア
ス電圧の印加を解除し若しくは前記電荷と同一極性の電
圧を印加し、前記出力ゲート用電極に前記電荷と反対極
性の電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の半
導体光検出装置。 - 【請求項３】 前記出力ゲート用電極近傍にフローティ
ングディフュージョンアンプをさらに備えたことを特徴
とする請求項２記載の半導体光検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23659391A JP3167150B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 半導体光検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23659391A JP3167150B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 半導体光検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575090A JPH0575090A (ja) | 1993-03-26 |
| JP3167150B2 true JP3167150B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=17002946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23659391A Expired - Fee Related JP3167150B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 半導体光検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3167150B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101337866B (zh) * | 2008-08-12 | 2010-12-29 | 苏州大学 | 一种催化氧化炔烃制备1,2-二酮的方法 |
| CN101768037B (zh) * | 2010-01-13 | 2013-04-17 | 苏州大学 | 一种钌化合物催化炔烃氧化成1,2-二酮的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4231327B2 (ja) | 2003-04-23 | 2009-02-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
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-
1991
- 1991-09-17 JP JP23659391A patent/JP3167150B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101337866B (zh) * | 2008-08-12 | 2010-12-29 | 苏州大学 | 一种催化氧化炔烃制备1,2-二酮的方法 |
| CN101768037B (zh) * | 2010-01-13 | 2013-04-17 | 苏州大学 | 一种钌化合物催化炔烃氧化成1,2-二酮的方法 |
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|---|---|
| JPH0575090A (ja) | 1993-03-26 |
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