JP3321887B2 - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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Description
終段の転送電極下から出力ゲート越しにフローティング
ディフュージョンへ電荷を転送するときに、上記最終段
の転送電極を正の電位から0Vよりも低い負の電位に低
下させてその転送電極による電荷を掃き出すときのポテ
ンシャル井戸が他の転送電極による電荷を掃き出すとき
のポテンシャル井戸よりも浅くなるようにした電荷転送
装置に関する。
スチルカメラ等の撮像素子として非常に多く用いられて
いるが、その水平レジスタ部の出力部には電源電圧の低
電圧化によってダイナミックレンジの減少や転送効率の
低下が起きないようにすることが要求されている。
電圧下を図るには埋め込みチャンネルのポテンシャルが
転送電極の電圧が0Vのときにある程度の値、例えば4
V以上になっていることが必要である。さもないと、電
荷転送時にゲート絶縁膜を成すSiO2 と転送電極を成
すポリSiとの界面で電荷がトラップされ転送効率が劣
化してしまうからである。そして、電源電圧を9Vから
例えば5Vというように低くすると、フローティングデ
ィフュージョンに加えることのできる電圧も5Vという
ように低くなる。その結果、最終段の転送電極に0Vを
印加してもその下の部分におけるポテンシャル井戸は例
えば4Vなので電荷を出力ゲートを越えてフローティン
グディフュージョン側に掃き出すことができないという
問題がある。従って、電源電圧が低電圧化してもダイナ
ミックレンジの減少や転送効率の低下が起きないように
することが強く要求されているのである。
とは別個の駆動パルスで駆動することとし、そして、最
終段転送電極下から出力ゲート越しにフローティングデ
ィフュージョンへ電荷を転送するときのその駆動パルス
のレベルを0Vよりも低い負の電位にすることが試みら
れ、その技術が特開平3−27539号公開公報により
紹介されている。このような技術によれば、電源電圧が
低電圧化しても電荷の掃き出し時に最終段転送電極の電
位を0Vよりも低くすることによりポテンシャル井戸を
相当に浅くでき、ダイナミックレンジを広くし、転送効
率を高くできる。
27539号公報により紹介された技術によれば、正の
電源電圧と負の電圧との間で変化する最終段転送電極駆
動回路が必要であるが、従来においてはそのような最終
段転送電極駆動回路を簡単に構成することは難しく、従
って、それを固体撮像素子の外部に設け、その出力を固
体撮像素子内部の水平レジスタの最終段転送電極に印加
するようにせざるを得なかった。
されたものであり、最終段の転送電極から電荷を出力ゲ
ート越しにフローティングディフュージョンへ掃き出す
ときには負の電圧を発生できる簡単な回路構成の最終段
転送電極駆動回路を内蔵した新規な電荷転送装置を提供
しようとするものである。
第1と第2の二つのトランジスタを直列に接続し、該二
つのトランジスタの接続点に降圧用コンデンサの一端を
接続し、第1のトランジスタの第2のトランジスタと反
対側の端子に最終段の転送電極に加えるべきパルスと略
同相のパルスを、第1のトランジスタのゲートに最終段
の転送電極の転送時にオフにし該最終段の転送電極の蓄
積時にオンにするパルスを、第2のトランジスタの第1
のトランジスタと反対側の端子に正の電源電圧を、第2
のトランジスタのゲートに最終段の転送電極による電荷
の掃き出しが終了するときのみオンにするパルスを、上
記コンデンサの第1及び第2のトランジスタに接続され
た端子と反対側の端子に最終段の転送電極を負の電位に
すべきときに0Vにそれ以外のときには正の電源電圧の
レベルになるパルスを、それぞれ印加するようにした最
終段転送電極駆動回路を内蔵したことを特徴とする。
から電荷を掃き出させないとき(蓄積時)はそのときオ
ンするところの第1のトランジスタによって現在「ハ
イ」にある電源電圧レベルのパルスを最終段転送電極駆
動回路の出力として最終段転送電極に印加することがで
きる。そして、第1のトランジスタ越しに出力点に加え
られたパルスが「ハイ」から「ロウ」になると、最終段
転送電極駆動回路の出力レベルも必然的に0Vに低下す
る。
2のトランジスタに接続された端子と反対側の端子に加
えられていた「ハイ」のパルスが「ロウ」に、即ち電源
電圧分低下してOVになると、それに伴って最終段転送
電極駆動回路の出力レベルも電源電圧分低下して0Vか
ら−電源電圧(電源電圧が5Vなら−5V)になる。そ
の結果、最終段の転送電極下のポテンシャルを相当に浅
くできる。電荷の転送が終ると電源電圧が第2のトラン
ジスタを介して急速に最終段転送電極駆動回路の出力点
に印加され、出力点のレベルが電源電圧レベルまで昇圧
しきると第2のトランジスタがオフし、第1のトランジ
スタがオンして最終段転送電極が電荷をアキュムレート
する元の状態に戻る。以後、斯る動作を繰返す。従っ
て、最終段での電荷の掃き出し時におけるポテンシャル
井戸の深さを相当に浅くすることができるのでダイナミ
ックレンジを広くし、転送効率を高め、電源電圧の低電
圧化への対応が可能になる。
って詳細に説明する。図1は本発明電荷転送装置の一つ
の実施例を示すものであり、図中の上部は最終段転送電
極駆動回路を、中央部は水平転送部の断面構造を、下部
は水平転送部のポテンシャルプロファイルを示す。先
ず、水平転送部について説明する。
転送部の転送電極に印加される。但し、最終段転送電極
は一般にはパルスφ2を受けるようになっていたが、本
電荷転送装置においては最終段転送電極駆動回路から出
力されたパルスφ2Lを受ける。水平転送パルスφ1、
φ2は0V(アース)と5V(電源電圧)との間で変化
し、水平転送レジスタのトランスファー部Trとストレ
ージ部Stのポテンシャルもその変化に伴って変化す
る。
のパルスφが0V(Vg=0V)のときのポテンシャル
が4Vになるようにしてあり、5V(Vg=5V)のと
きのポテンシャルはそれよりも相当に深くなる。また、
トランスファー部Trのポテンシャルは同じパルスφに
おけるストレージ部のポテンシャルよりも当然に浅くな
るようになっている。OGは出力ゲート、FDはフロー
ティングディフュージョン、RGはリセットゲート、R
Dはリセットドレインで、電源電圧5Vを受ける。尚、
図2はパルスφ1、φ2及び最終段の転送電極が受ける
パルスφ2L、リセットゲートパルスφRGを示す波形
図である。
φ2を受けるようになっていたとすると、電荷を掃き出
すときの電圧が0Vとなるので、ストレージ部Stのポ
テンシャルは4Vとなり、それより浅いポテンシャルの
出力ゲートは越えることができず、転送ができないこと
になる。しかるに、本電荷転送装置においては最終段転
送電極駆動回路を有し、電荷を掃き出すときの最終段転
送電極の電圧を負にすること、具体的には−5Vにする
ことができるので、最終段の転送電極下から出力ゲート
OG部越しにフローティングディフュージョンへ電荷を
掃き出すことができる。
いて説明する。Q1はpチャンネルのデプレッションモ
ードのMOSトランジスタからなる第1のトランジス
タ、Q2はpチャンネルのエンファンスメントモードの
MOSトランジスタからなる第2のトランジスタで、第
1と第2のトランジスタQ1、Q2は直列に接続されて
いる。Cは降圧用コンデンサで、その一端が第1のトラ
ンジスタQ1と第2のトランジスタQ2の接続点に接続
されている。そして、その接続点が最終段転送電極駆動
回路の出力点となり、最終段の転送電極に接続されてい
る。
各パルスの波形図であり、φA は第1のトランジスタQ
1を制御するパルスで、最終段の転送電極のストレージ
部St下に電荷を蓄積すべきときに「ロウ」(=0V)
になって第1のトランジスタQ1をオン状態にし、掃き
出すときには「ハイ」(電源電圧=5V)になって第1
のトランジスタQ1をオフ状態になる。φ2aは水平転
送パルスφ2と同相のパルスで、第1のトランジスタQ
1の第2のトランジスタと反対側の端子に印加される。
従って、蓄積時にはこのパルスφ2aがオン状態の第1
のトランジスタQ1を通して最終段転送電極駆動回路の
出力点に伝送され最終段転送電極に印加されることにな
る。
レベルを保って第2のトランジスタQ2をオフに保ち、
最終段転送電極による電荷の掃き出しが終了して蓄積を
始めるとき、即ち掃き出しから蓄積への切換り時にのみ
「ロウ」レベルになって第2のトランジスタQ2をオン
にし、ソースに印加されている電源電圧を最終段転送電
極駆動回路の出力点に伝えてそのレベルの急速な上昇を
行わせる。φC は降圧用コンデンサCの第1、第2のト
ランジスタQ1、Q2と接続された端子と反対側の端子
に印加される降圧用パルスで、通常時は5Vを保ち最終
段転送電極駆動回路の出力点を0Vからマイナスに降圧
すべきときに0Vになってその降圧をさせる。
送電極の蓄積時には第1のトランジスタをパルスφA に
よってオン状態にしてパルスφ2aが最終段転送電極駆
動回路の出力となるようにし、このパルスφ2aのレベ
ル低下により最終段転送電極駆動回路の出力が0Vにな
ったらそれを更に5V降圧するため通常時5Vにあるパ
ルスφC を0Vにして最終段転送電極駆動回路の出力を
−5Vにする。このときに最終段転送電極から出力ゲー
ト越しにフローティングディフュージョンへ電荷が転送
されるのである。
「ロウ」レベルにして第2のトランジスタQ2をオン状
態にし、+5Vの電源電圧を最終段転送電極駆動回路の
出力点に伝え急速に最終段転送電極駆動回路の出力点の
チャージアップを図る。そのとき、当然に降圧用パルス
φC を「ハイ」レベルにして降圧をやめる。そして、そ
の出力点が5VになったらすぐにパルスφD を「ハイ」
レベルに戻して第2のトランジスタQ2によるチャージ
アップを終え、同時に第1のトランジスタQ1をオンに
して最終段転送電極駆動回路の出力点にはパルスφ2a
が供給されるようにする。
ランジスタQ1、Q2と降圧用コンデンサCからなるき
わめて簡単な構成の最終段転送電極駆動回路を内蔵する
だけで電源電圧の低電圧化をダイナミックレンジの減
少、転送効率の低下乃至不能を伴うことなく実現でき
る。
つのトランジスタを直列に接続し、該トランジスタの接
続点に降圧用コンデンサの一端を接続し、第1のトラン
ジスタの第2のトランジスタと反対側の端子に最終段の
転送電極に加えるべきパルスと略同相のパルスを、第1
のトランジスタのゲートに上記最終段の転送電極の転送
時にオフにし該最終段の転送電極の蓄積時にオンにする
パルスを、第2のトランジスタの第1のトランジスタと
反対側の端子に正の電源電圧を、第2のトランジスタの
ゲートに最終段の転送電極による電荷の掃き出しが終了
するときのみオンにするパルスを、上記コンデンサの第
1及び第2のトランジスタに接続された端子と反対側の
端子に最終段の転送電極を負の電位にすべきときに0V
にそれ以外のときには正の電源電圧のレベルになるパル
スを、それぞれ印加するようにした最終段転送電極駆動
回路を内蔵したことを特徴とするものである。従って、
本発明電荷転送装置によれば、2個のトランジスタと降
圧用コンデンサからなるきわめて簡単な構成の最終段転
送電極駆動回路を内蔵するだけで電源電圧の低電圧化
を、ダイナミックレンジの減少、転送効率の低下乃至転
送不能を伴うことなく実現できる。
図である。
形図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 最終段の転送電極下から出力ゲート越し
にフローティングディフュージョンへ電荷を転送すると
きに、上記最終段の転送電極を正の電位から0Vよりも
低い負の電位に低下させてその転送電極による電荷を掃
き出すときのポテンシャル井戸が他の転送電極による電
荷を掃き出すときのポテンシャル井戸よりも浅くなるよ
うにした電荷転送装置において、 第1と第2の二つのトランジスタを直列に接続し、該接
続点に降圧用コンデンサの一端を接続し、第1のトラン
ジスタの第2のトランジスタと反対側の端子に最終段の
転送電極に加えるべきパルスと略同相のパルスを、第1
のトランジスタのゲートに上記最終段の転送電極の転送
時にオフにし該最終段の転送電極の蓄積時にオンにする
パルスを、第2のトランジスタの第1のトランジスタと
反対側の端子に正の電源電圧を、第2のトランジスタの
ゲートに最終段の転送電極による電荷の掃き出しが終了
するときのみオンにするパルスを、上記コンデンサの第
1及び第2のトランジスタに接続された端子と反対側の
端子に最終段の転送電極を負の電位にすべきときに0V
にそれ以外のときには上記正の電源電圧のレベルになる
パルスを、それぞれ印加するようにした最終段転送電極
駆動回路を内蔵し、 該最終段転送電極駆動回路の上記第1のトランジスタと
第2のトランジスタの接続点を上記最終段の転送電極に
接続してなることを特徴とする電荷転送装置
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP07877193A JP3321887B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP07877193A JP3321887B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06267997A JPH06267997A (ja) | 1994-09-22 |
JP3321887B2 true JP3321887B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=13671175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07877193A Expired - Fee Related JP3321887B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3321887B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4491877B2 (ja) * | 1999-12-14 | 2010-06-30 | ソニー株式会社 | 転送レジスタ |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP07877193A patent/JP3321887B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06267997A (ja) | 1994-09-22 |
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