JPH10321836A - Method for driving solid-state charge transfer device - Google Patents

Method for driving solid-state charge transfer device

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JPH10321836A
JPH10321836A JP9128753A JP12875397A JPH10321836A JP H10321836 A JPH10321836 A JP H10321836A JP 9128753 A JP9128753 A JP 9128753A JP 12875397 A JP12875397 A JP 12875397A JP H10321836 A JPH10321836 A JP H10321836A
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JP
Japan
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reset
potential
region
gate
voltage
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Application number
JP9128753A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuto Maki
康人 真城
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a broad dynamic range and a high S/N by performing resetting operations on a charge-voltage converting section by making the potential value of the converting section when the section is depleted under a reset gate when a reset pulse is given lower than the voltage value or a reset drain region. SOLUTION: Resetting operations are performed so that the floating diffusion region 7 of the so-called reset transistor composed of a floating diffusion region 7, a reset gate section 11, and a reset drain region 10 may be reset through the operation of the saturated region of the reset transistor. The resetting of the region 7 is performed by setting the potential value when the region 7 is depleted under the reset gate section 11 when the high-level of a reset pulse ϕRG is given to the reset gate section 11. Therefore, the operating range of the diffusion region 7 can be widened, namely, high S/N signals can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電荷転送素子
の駆動方法、特に、電荷電圧変換部における信号電荷の
リセット方法に関する。
The present invention relates to a method for driving a solid-state charge transfer device, and more particularly to a method for resetting signal charges in a charge-voltage converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、従来のCCD固体撮像素子の水
平転送レジスタの終段部分及び出力部の構成を示す。同
図において、1はCCD構造の水平転送レジスタを示
す。水平転送レジスタ1は、転送電極、即ち、ストレー
ジ電極2S及びトランスファ電極2Tを有してなる転送
部3が複数配列され、2相の駆動パルスφH1 及びφH
2により信号電荷を水平方向に転送する様に形成され
る。4は水平転送チャネルである。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a configuration of a final stage portion and an output section of a horizontal transfer register of a conventional CCD solid-state imaging device. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a horizontal transfer register having a CCD structure. The horizontal transfer register 1 includes a plurality of transfer sections 3 having transfer electrodes, that is, storage electrodes 2S and transfer electrodes 2T, and two-phase driving pulses φH 1 and φH.
2 is formed so as to transfer signal charges in the horizontal direction. 4 is a horizontal transfer channel.

【0003】水平転送レジスタ1の最終段の転送部3が
ゲート電圧VHOG が印加される水平出力ゲート部6を介
して電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフ
ュージョン領域7に接続され、水平転送レジスタ1より
の信号電荷がフローティングディフュージョン領域7に
転送され、電荷−電圧変換され、出力アンプ8を通じて
出力されるようになされる。この出力部9においては、
フローティングディフュージョン領域7に転送された信
号電荷をリセットドレイン電圧VRDが与えられたリセッ
トドレイン領域10に放出するために両領域7及び10
間にゲート電圧、いわゆるリセットパルスφRGが印加さ
れるリセットゲート部11が形成される。12は水平出
力ゲート部6を構成する出力ゲート電極、13はリセッ
トゲート部11を構成するリセットゲート電極である。
The transfer unit 3 at the last stage of the horizontal transfer register 1 is connected to, for example, a floating diffusion region 7 serving as a charge-voltage conversion unit via a horizontal output gate unit 6 to which a gate voltage V HOG is applied. The signal charge is transferred to the floating diffusion region 7, is subjected to charge-voltage conversion, and is output through the output amplifier 8. In this output unit 9,
In order to release the signal charges transferred to the floating diffusion region 7 to the reset drain region 10 to which the reset drain voltage V RD is applied, the two regions 7 and 10
A reset gate portion 11 to which a gate voltage, that is, a reset pulse φRG is applied is formed. Reference numeral 12 denotes an output gate electrode constituting the horizontal output gate unit 6, and reference numeral 13 denotes a reset gate electrode constituting the reset gate unit 11.

【0004】フローティングディフュージョン領域7の
リセット動作は、リセットパルスφRGをリセットゲート
電極13に与えて、リセットパルスφRGの高レベルの状
態で完全リセットがかかるようにして実現している。即
ち、リセットパルスφRG(ゲート電圧)が高レベルのと
きのリセットゲート下の空乏化時のポテンシャル値がリ
セットドレイン電圧値VRDより高くなる様に、基板の濃
度プロファイル等によってポテンシャルを制御したり、
リセットパルスにオフセットを持たせたりして実現して
いる。
The reset operation of the floating diffusion region 7 is realized by applying a reset pulse φRG to the reset gate electrode 13 so as to perform a complete reset in a state where the reset pulse φRG is at a high level. That is, the potential is controlled by the concentration profile of the substrate or the like so that the potential value at the time of depletion under the reset gate when the reset pulse φ RG (gate voltage) is at a high level becomes higher than the reset drain voltage value V RD. ,
This is realized by giving an offset to the reset pulse.

【0005】図10及び図11に、図9の従来例におけ
るリセット動作の駆動タイミング及びポテンシャル図の
一例を示す。
FIGS. 10 and 11 show an example of the drive timing and potential diagram of the reset operation in the conventional example of FIG.

【0006】時点t1 において、リセットゲート部11
にリセットパルスφRGの高レベルが印加されてリセット
ゲート部11がオンし(図10参照)、リセットゲート
下のポテンシャル値がリセットドレイン電位VRDより高
くなり、フローティングディフュージョン領域7の電位
がリセットドレイン電位VRDにリセットされる(図11
参照)。
At time t 1 , the reset gate unit 11
Reset pulse phi RG high level is applied the reset gate portion 11 is turned on (see FIG. 10), the potential value under the reset gate becomes higher than the reset drain potential V RD, the potential of the floating diffusion region 7 reset drain The potential is reset to V RD (FIG. 11)
reference).

【0007】次に時点t2 において、リセットゲート部
11がオフする(図10参照)。このとき、フローティ
ングディフュージョン領域7の電位は、カップリングに
よる電位変動分15が加算される(図11参照)。
Next, at time t 2 , the reset gate section 11 turns off (see FIG. 10). At this time, the potential variation 15 due to coupling is added to the potential of the floating diffusion region 7 (see FIG. 11).

【0008】その後、時点t3 において、水平転送レジ
スタ1の駆動パルスφH1 の立下がりで信号電荷eがフ
ローティングディフュージョン領域7へ転送され、フロ
ーティングディフュージョン領域7の電位VFDが変化
し、電圧VOUT として出力アンプ8を通じて出力される
(図9、図10、図11参照)。
[0008] Then, at time t 3, the signal charges e are transferred to the floating diffusion region 7 at the falling of the drive pulse .phi.H 1 of the horizontal transfer register 1, the potential V FD of the floating diffusion region 7 is changed, the voltage V OUT Is output through the output amplifier 8 (see FIGS. 9, 10 and 11).

【0009】通常の設計では、完全リセットするため
に、リセットゲート下のポテンシャルは、リセットパル
スφRGが高レベルのときリセットドレイン領域10の電
圧VRDより深くなるように設定している。しかも、リセ
ットゲート下のポテンシャルは、チップ間のポテンシャ
ルのばらつきや、電源電圧のばらつきを考慮してマージ
ンをもって深めに設定している。
In a normal design, the potential under the reset gate is set to be deeper than the voltage V RD of the reset drain region 10 when the reset pulse φ RG is at a high level in order to perform a complete reset. In addition, the potential under the reset gate is set deeper with a margin in consideration of variations in potential between chips and variations in power supply voltage.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上述した
ように、リセット時のリセットゲート下のポテンシャル
を、チップ間のポテンシャルのばらつきや電源電圧のば
らつきを考慮して深めに設定しているため、電荷電圧変
換部としてのフローティングディフュージョン領域7の
動作レンジが狭くなり、即ち信号のダイナミックレンジ
1 が小さくなり、電源電圧を低下させたときなど特に
影響が大きくなる。例えば図12に示すように、電源電
圧の低下を進めていくと、信号のダイナミックレンジD
2 が小さくなり、信号のSN比に不利となってくる。
However, as described above, the potential under the reset gate at the time of resetting is set deeper in consideration of variations in potential between chips and variations in power supply voltage. , the operation range of the floating diffusion region 7 as the charge-voltage converter is narrowed, that is, the signal dynamic range D 1 is reduced, in particular the influence such as increase when reducing the power supply voltage. For example, as shown in FIG. 12, as the power supply voltage decreases, the dynamic range D of the signal increases.
2 becomes small, which is disadvantageous for the signal-to-noise ratio of the signal.

【0011】本発明は、上述の点に鑑み、広ダイナミッ
クレンジ、高SN比の電荷電圧変換部の実現等を可能に
した固体電荷転送素子の駆動方法を提供するものであ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method of driving a solid-state charge transfer device that enables a charge-voltage converter having a wide dynamic range and a high SN ratio.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、リセットパル
スを与えたときのリセットゲート下の空乏化時のポテン
シャル値を、リセットドレイン電圧値より低くして電荷
電圧変換部のリセット動作を行う。
According to the present invention, the reset operation of the charge-voltage converter is performed by lowering the potential value at the time of depletion under the reset gate when a reset pulse is applied, to be lower than the reset drain voltage value.

【0013】このように、電荷電圧変換部のリセット動
作においては、リセット時のリセットゲート下のポテン
シャル値をリセットドレイン電圧値より低くし、いわゆ
る電荷電圧変換部のリセットトランジスタを飽和領域
(Saturation)動作させてリセットを行うことにより、
電荷電圧変換部での信号のダイナミックレンジが大きく
なり、高SN比が得られる。また、チップ間のリセット
ゲート下のポテンシャルのばらつきや電源電圧変動にも
対応でき、固体電荷転送素子の低電源電圧動作も可能と
なる。
As described above, in the reset operation of the charge-voltage converter, the potential value under the reset gate at the time of reset is made lower than the reset drain voltage value, and the reset transistor of the charge-voltage converter is operated in a saturation region (Saturation) operation. And reset it,
The dynamic range of the signal in the charge-voltage converter increases, and a high SN ratio can be obtained. In addition, it is possible to cope with variations in the potential under the reset gate between chips and fluctuations in the power supply voltage, so that the solid-state charge transfer device can operate at a low power supply voltage.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明に係る固体電荷転送素子の
駆動方法は、リセットゲートにリセットパルスを与えた
ときのリセットゲート下の空乏化時のポテンシャル値
を、リセットドレイン電圧値より低くして、電荷電圧変
換部のリセット動作を行う。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a method for driving a solid-state charge transfer device according to the present invention, a potential value at the time of depletion under a reset gate when a reset pulse is applied to the reset gate is set lower than a reset drain voltage value. The reset operation of the charge-voltage converter is performed.

【0015】本発明は、上記固体電荷転送素子の駆動方
法において、さらに、リセットドレインをパルス駆動
し、リセットドレインの電位をリセットゲート下の空乏
化時のポテンシャル値に対して高低動作させる。
According to the present invention, in the driving method of the solid-state charge transfer device, the reset drain is pulse-driven, and the potential of the reset drain is operated at a level higher or lower than a potential value under the reset gate when depleted.

【0016】以下、図面を参照して説明する。Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.

【0017】図1〜図3は、本発明の一例を示す。図1
は本発明に係るCCD固体撮像素子の水平転送レジスタ
の終段部分及び出力部の一例の構成を示す。但し、同図
において前述の図9と対応する部分には同一符号を付し
て示す。本発明においても、図9と同様に、転送電極、
即ちストレージ電極2S及びトランスファ電極2Tを有
する転送部3が複数配列され、2相の駆動パルスφH1
及びφH2 にて信号電荷を水平方向に順次転送する水平
転送レジスタ1と、水平転送レジスタ1の最終段の転送
部3に接続された水平出力ゲート部6及び電荷電圧変換
としてのフローティングディフュージョン領域7と、フ
ローティングデュフュージョン領域7に転送された信号
電荷をリセットドレイン領域10に放出するためのリセ
ットゲート部11とを有してなる。水平出力ゲート部6
の出力ゲート電極12にはゲート電圧VHOG が印加さ
れ、リセットゲート部11のリセットゲート電極13に
は、ゲート電圧、即ちリセットパルスφRGが印加され
る。またリセットドレイン領域10にはリセットドレイ
ン電圧VRDが印加される。
1 to 3 show an example of the present invention. FIG.
1 shows an example of the configuration of an end portion and an output section of the horizontal transfer register of the CCD solid-state imaging device according to the present invention. However, in this figure, parts corresponding to those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals. In the present invention, similarly to FIG. 9, the transfer electrode,
That is, a plurality of transfer units 3 each having the storage electrode 2S and the transfer electrode 2T are arranged, and the two-phase drive pulse φH 1
A horizontal transfer register 1 for sequentially transferring signal charges in the horizontal direction at φH 2, a horizontal output gate unit 6 connected to the transfer unit 3 at the last stage of the horizontal transfer register 1, and a floating diffusion region 7 for charge-voltage conversion And a reset gate unit 11 for releasing the signal charges transferred to the floating diffusion region 7 to the reset drain region 10. Horizontal output gate 6
A gate voltage V HOG is applied to the output gate electrode 12, and a gate voltage, that is, a reset pulse φ RG is applied to the reset gate electrode 13 of the reset gate unit 11. Further, a reset drain voltage V RD is applied to the reset drain region 10.

【0018】そして、本発明においては、特に、電荷電
圧変換部であるフローティングディフュージョン領域7
のリセット動作を従来のような完全リセットせずに、フ
ローティングディフュージョン領域7、リセットゲート
部11及びリセットドレイン領域10からなるいわゆる
リセットトランジスタの飽和領域(Saturation)動作に
て行うようにする。即ち、リセットゲート部11にリセ
ットパルスφRGの高レベルを与えたときのリセットゲー
ト下の空乏化時のポテンシャル値をリセットドレイン電
圧値VRDより低く設定して、フローティングディフュー
ジョン領域7のリセットを行うようにする。
In the present invention, in particular, the floating diffusion region 7 serving as a charge-to-voltage converter is provided.
This reset operation is performed by a so-called saturation operation of a reset transistor including the floating diffusion region 7, the reset gate portion 11, and the reset drain region 10 without performing a complete reset as in the related art. That is, the potential value at the time of depletion under the reset gate when the high level of the reset pulse φ RG is given to the reset gate unit 11 is set lower than the reset drain voltage value V RD , and the floating diffusion region 7 is reset. To do.

【0019】図2に図1の本発明におけるリセット動作
の駆動タイミングを、図3にそのポテンシャル図を示
す。
FIG. 2 shows the drive timing of the reset operation in the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows a potential diagram thereof.

【0020】先ず、時点t1 において、リセットゲート
部11にリセットパルスφRGの高レベルが印加される
(図2参照)。このとき、リセットゲート下の空乏化時
のポテンシャルはリセットドレイン領域10の電位VRD
より相対的に浅く設定される(図3参照)。例えばリセ
ットパルスφRGの高レベルが従来の図10のリセットパ
ルスφRGと同じとするならば、図3の時点t1 に示すポ
テンシャル関係となるようにリセットドレイン領域10
に印加するリセットドレイン電圧VRDを高く設定する。
之によって、いわゆるリセットトランジスタの飽和領域
動作によってフローティングディフュージョン領域7の
信号電荷がリセットゲート部11を通してリセットドレ
イン領域10に放出され、フローティングディフュージ
ョン領域7の電位は、リセットゲート下の空乏化時のポ
テンシャルに相当する電位にリセットされる。
First, at time t 1 , a high level of a reset pulse φ RG is applied to the reset gate section 11 (see FIG. 2). At this time, the potential at the time of depletion under the reset gate is the potential V RD of the reset drain region 10.
It is set to be relatively shallower (see FIG. 3). For example, if the high level of the reset pulse phi RG is the same as the reset pulse phi RG conventional 10, the reset drain region 10 so that the potential relationship shown in the time t 1 in FIG. 3
High to set the reset drain voltage V RD to be applied to.
As a result, signal charges in the floating diffusion region 7 are released to the reset drain region 10 through the reset gate portion 11 by the so-called saturation region operation of the reset transistor, and the potential of the floating diffusion region 7 becomes lower than the potential at the time of depletion under the reset gate. It is reset to the corresponding potential.

【0021】次に、時点t2 において、リセットゲート
部11がオフする(図2参照)。このとき、フローティ
ングディフューション領域7の電位は、カップリングに
よる電位変動分15が加算される(図3参照)。この時
点t2 のポテンシャル図から明らかなように、フローテ
ィングデフィュージョン領域7での信号のダイナミック
レンジD3 は、従来の時点t2 での信号のダイナミック
レンジD1 (図11参照)より大きい(D3 >D1 )。
Next, at time t 2 , the reset gate section 11 turns off (see FIG. 2). At this time, the potential variation 15 due to the coupling is added to the potential of the floating diffusion region 7 (see FIG. 3). As is clear from the potential diagram of the time t 2, the dynamic range D 3 signals at floating Defi-menu John region 7 is greater than the dynamic range D 1 of the signal in the conventional time t 2 (see FIG. 11) (D 3 > D 1 ).

【0022】その後、時点t3 において、水平転送レジ
スタの駆動パルスφH1 の立下がりで信号電荷eがフロ
ーティングディフュージョン領域7へ転送され、フロー
ティングデュフィージイン領域7の電位VFDが変化し、
電荷量に比例した電圧VOUTとして出力アンプ8を通じ
て出力される(図1、図2、図3参照)。
Thereafter, at time t 3 , the signal charge e is transferred to the floating diffusion region 7 at the falling of the driving pulse φH 1 of the horizontal transfer register, and the potential V FD of the floating diffusion region 7 changes.
The voltage is output through the output amplifier 8 as a voltage V OUT proportional to the charge amount (see FIGS. 1, 2, and 3).

【0023】このリセット動作によれば、フローティン
グディフュージョン領域7、リセットゲート部11及び
リセットドレイン領域10からなる、いわゆるリセット
トランジスタの飽和領域動作にてリセットを行うことに
より、フローティングディフュージョン領域7のリセッ
ト電位は、従来のリセットドレイン電位VRDではなく、
リセットパルスφRGの高レベルが印加されたときのリセ
ットゲート下の空乏化時のポテンシャルで規定される。
According to the reset operation, the reset potential of the floating diffusion region 7 is reduced by resetting by the so-called saturation region operation of the reset transistor including the floating diffusion region 7, the reset gate portion 11, and the reset drain region 10. Instead of the conventional reset drain potential V RD ,
High level of the reset pulse phi RG is defined by the potential of the depletion time under the reset gate when it is applied.

【0024】従って、フローティングディフュージョン
領域7の動作レンジは広く、即ち信号のダイナミックレ
ンジが大きくなり、信号の高SN比が得られる。また、
チップ間のポテンシャルのばらつきや電源変動にも、特
性変動の無いフローティングディフュージョン領域7の
設計を可能にする。
Therefore, the operating range of the floating diffusion region 7 is wide, that is, the dynamic range of the signal is large, and a high SN ratio of the signal can be obtained. Also,
It is possible to design the floating diffusion region 7 with no characteristic fluctuation even when the potential varies between chips or the power supply fluctuates.

【0025】さらに、図4に示すように、低電源電圧動
作を進めた場合にも、信号のダイナミックレンジD4
図12の従来例より大きくとることができ(D4
2 )、高SN比のCCD固体撮像素子を実現できる。
Further, as shown in FIG. 4, even when the low power supply voltage operation is advanced, the dynamic range D 4 of the signal can be made larger than that of the conventional example shown in FIG. 12 (D 4 >).
D 2 ), a CCD solid-state imaging device having a high SN ratio can be realized.

【0026】なお、飽和領域動作でのリセット動作は、
完全リセットに比べて応答スピードが遅い。つまり、リ
セット時にフローティングディフュージョン領域7の信
号電荷がリセットドレイン領域10側に放出されて行く
に従い、フローティングディフュージョン領域7とリセ
ットドレイン領域10間の電位差が小さくなり、それに
つれて、いわゆるリセットトランジスタのソース及びド
レイン間の抵抗成分が大きくなるために、信号電荷のリ
セットドレイン領域10への放出が遅くなる。
The reset operation in the saturation region operation is as follows.
Response speed is slower than complete reset. That is, the potential difference between the floating diffusion region 7 and the reset drain region 10 becomes smaller as the signal charges in the floating diffusion region 7 are released to the reset drain region 10 at the time of reset, and accordingly, the source and drain of the reset transistor are reduced. Since the resistance component between them becomes large, the release of the signal charges to the reset drain region 10 is delayed.

【0027】この飽和領域動作でのリセットの応答スピ
ードを改善した例を図5〜図8に示す。この例では、図
5に示すように、リセット期間にリセットドレイン領域
10をパルスφRDによってパルス駆動し、リセットドレ
イン領域10の電位をリセットパルスφRGの高レベルを
印加したときのリセットゲート下の空乏化時のポテンシ
ャルに対して高低動作を行うようにする。
FIGS. 5 to 8 show examples in which the reset response speed in the saturation region operation is improved. In this example, as shown in FIG. 5, the reset drain region 10 is pulse-driven by a pulse φ RD during the reset period, and the potential of the reset drain region 10 is set below the reset gate when the high level of the reset pulse φ RG is applied. High / low operation is performed with respect to the potential at the time of depletion.

【0028】図6の駆動タイミング図と、図7及び図8
のポテンシャル図を用いて説明する。リセットゲート部
11にリセットパルスφRGが印加されたリセット期間に
おいて、先ず、前段の時点t1 では、リセットドレイン
領域10には高レベルの電圧VRD1 が印加され(図6参
照)、リセットドレイン領域10の電位はリセットゲー
ト下のポテンシャル値より高くなり、図3の時点t1
説明したと同様にフローティングディフュージョン領域
7から電荷放出がなされる(図7参照)。
The driving timing chart of FIG. 6 and FIGS. 7 and 8
This will be described with reference to the potential diagram of FIG. In the reset period in which the reset pulse φ RG is applied to the reset gate unit 11, first, at time t 1 in the previous stage, a high-level voltage V RD1 is applied to the reset drain region 10 (see FIG. 6). the potential of 10 becomes higher than the potential value under the reset gate, the charge emission is made from the floating diffusion region 7 in the same manner as described in time t 1 in FIG. 3 (see FIG. 7).

【0029】次の中段の時点t2 では、リセットドレイ
ンパルスφRDがリセットドレイン領域10に与えられ、
即ち低レベルの電圧VRD2 が与えられ(図6参照)、リ
セットドレイン領域10の電位はリセットゲート下のポ
テンシャル値より低くなる(図7参照)。これによっ
て、フローティングディフュージョン領域7の電位は、
リセットドレイン領域10の電位と同じVRD2 に規定さ
れる。
At the next middle stage time t 2 , a reset drain pulse φ RD is applied to the reset drain region 10,
That is, a low-level voltage V RD2 is applied (see FIG. 6), and the potential of the reset drain region 10 becomes lower than the potential value under the reset gate (see FIG. 7). Thereby, the potential of the floating diffusion region 7 becomes
The potential is set to the same V RD2 as the potential of the reset drain region 10.

【0030】次の後段の時点t3 では、再びリセットド
レイン領域10に高レベルの電圧V RD1 が与えられてリ
セットドレイン領域10の電位はリセットゲート下のポ
テンシャル値より高くなる(図7参照)。このとき、リ
セットドレイン領域10の電位がVRD2 からリセットゲ
ート下のポテンシャル値に相当する電位になるまでは、
リセットドレイン領域10の電位にフローティングディ
フュージョン領域7の電位が応答性よく追従する。そし
て、リセットドレイン領域10の電位がリセットゲート
下のポテンシャル値に相当する電位より高いVRD1 にな
った時点で、再び図3と同じ応答性をもって信号電荷が
リセットドレイン領域10に放出されることになる。
Time t of the next subsequent stageThreeThen, reset again
A high level voltage V is applied to the rain region 10. RD1Given
The potential of the set drain region 10 is
It becomes higher than the tension value (see FIG. 7). At this time,
When the potential of the set drain region 10 is VRD2Resetge from
Until the potential corresponding to the potential value under the
The floating drain is connected to the potential of the reset drain region 10.
The potential of the fusion region 7 follows with good responsiveness. Soshi
And the potential of the reset drain region 10 is reset gate
V higher than the potential corresponding to the lower potential valueRD1Nana
Again, the signal charge has the same response as in FIG. 3 again.
It will be released to the reset drain region 10.

【0031】次の時点t4 において、リセットゲート部
11がオフし(図6、図8参照)、続く時点t5 におい
て、水平転送レジスタの駆動パルスφH1 が立下がり、
信号電荷eがフローティングディフュージョン領域7へ
転送され、電圧として出力アンプ8を通じて出力される
(図6、図8参照)。
At the next time point t 4 , the reset gate unit 11 is turned off (see FIGS. 6 and 8). At the subsequent time point t 5 , the driving pulse φH 1 of the horizontal transfer register falls,
The signal charge e is transferred to the floating diffusion region 7 and output as a voltage through the output amplifier 8 (see FIGS. 6 and 8).

【0032】このリセット動作によれば、時点t2 から
時点t3 に至る間はフローティングディフュージョン領
域7の電位は応答性よくリセットドレイン領域10の電
位に追従するために全体として、図1〜図3の例に比べ
てリセットの応答スピードは早くなる。従って、毎ビッ
トの転送電荷量の変動が大きい場合や、高速性が要求さ
れる場合に対応可能となる。
According to this reset operation, while extending from time t 2 to time t 3, the potential of the floating diffusion region 7 as a whole to follow the potential of the good response reset drain region 10, FIGS. 1 to 3 The response speed of the reset is faster than that of the example. Therefore, it is possible to cope with a case where the transfer charge amount of each bit varies greatly or a case where high speed is required.

【0033】本発明の駆動方法は、CCDイメージャ
ー、リニアセンサ等に適用可能である。
The driving method of the present invention is applicable to CCD imagers, linear sensors, and the like.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明に係る固体電荷転送素子の駆動方
法によれば、電荷電圧変換部のリセット動作に際し、完
全リセットせずに、リセットゲートにリセットパルスを
与えたときのリセットゲート下の空乏化時のポテンシャ
ル値をリセットドレイン電圧値より低くして、即ちリセ
ットトランジスタの飽和領域動作にて、リセットを行う
ようにすることにより、広ダイナミックレンジでかつ高
SN比の電荷電圧変換部を実現することができる。
According to the driving method of the solid-state charge transfer device according to the present invention, the depletion under the reset gate when a reset pulse is given to the reset gate without performing a complete reset in the reset operation of the charge-voltage converter. The reset voltage is set lower than the reset drain voltage value, that is, reset operation is performed in the saturation region operation of the reset transistor, thereby realizing a charge-voltage converter having a wide dynamic range and a high SN ratio. be able to.

【0035】また、チップ間におけるリセットゲート下
のポテンシャルのばらつきや、電源電圧変動に対して何
ら影響されず、特性変動の無い電荷電圧変換部の設計を
可能にする。
Further, it is possible to design a charge-to-voltage conversion unit which is not affected at all by variations in the potential under the reset gate between chips and fluctuations in the power supply voltage and without fluctuations in characteristics.

【0036】また、低電源電圧動作においても、広ダイ
ナミックレンジかつ信号の高SN比が得られ、固体電荷
転送素子の低電源電圧動作化を可能にする。
In addition, even in the low power supply voltage operation, a wide dynamic range and a high signal-to-noise ratio can be obtained, and the solid state charge transfer device can operate at a low power supply voltage.

【0037】さらに、電荷電圧変換部のリセット動作に
おいて、上記のようにリセットトランジスタを飽和領域
動作させ、かつリセットドレインをパルス駆動して、リ
セットドレインの電位をリセットゲート下の空乏化時の
ポテンシャル値に対して高低動作させるときは、リセッ
ト動作の応答スピードをより早くすることができ、毎ビ
ットの転送電荷量の変動が大きい場合や、高速性が要求
される場合に対応することができる。
Further, in the reset operation of the charge-voltage converter, the reset transistor is operated in the saturation region as described above, and the reset drain is driven by a pulse so that the potential of the reset drain becomes the potential value under the reset gate at the time of depletion. In contrast, when performing the high / low operation, the response speed of the reset operation can be further increased, and it is possible to cope with a case where the amount of transfer charge per bit varies greatly or a case where high speed is required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る固体撮像素子の出力部分の一例を
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an output portion of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】図1の固体撮像素子の駆動タイミング図であ
る。
FIG. 2 is a drive timing chart of the solid-state imaging device of FIG.

【図3】図1の固体撮像素子の電荷電圧変換部のリセッ
ト動作時のポテンシャル図である。
FIG. 3 is a potential diagram at the time of a reset operation of a charge-voltage converter of the solid-state imaging device of FIG. 1;

【図4】本発明に係る固体撮像素子の電源電圧低下時に
おけるリセット動作でのポテンシャル図である。
FIG. 4 is a potential diagram in a reset operation when the power supply voltage of the solid-state imaging device according to the present invention drops.

【図5】本発明に係る固体撮像素子の出力部分の他例を
示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of the output portion of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図6】図5の固体撮像素子の駆動タイミング図であ
る。
FIG. 6 is a drive timing chart of the solid-state imaging device of FIG. 5;

【図7】図5のの固体撮像素子の電荷電圧変換部のリセ
ット動作時のポテンシャル図(その1)である。
FIG. 7 is a potential diagram (part 1) during a reset operation of the charge-voltage converter of the solid-state imaging device in FIG. 5;

【図8】図5のの固体撮像素子の電荷電圧変換部のリセ
ット動作時のポテンシャル図(その2)である。
8 is a potential diagram (part 2) during a reset operation of the charge-voltage converter of the solid-state imaging device in FIG.

【図9】従来の固体撮像素子の出力部分の構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram of an output portion of a conventional solid-state imaging device.

【図10】図9の固体撮像素子の駆動タイミング図であ
る。
FIG. 10 is a drive timing chart of the solid-state imaging device of FIG. 9;

【図11】図9の固体撮像素子の電荷電圧変換部のリセ
ット動作時のポテンシャル図である。
11 is a potential diagram at the time of a reset operation of the charge-voltage converter of the solid-state imaging device of FIG. 9;

【図12】従来の固体撮像素子の電源電圧低下時におけ
るリセット動作でのポテンシャル図である。
FIG. 12 is a potential diagram in a reset operation when a power supply voltage of a conventional solid-state imaging device drops.

【符号の説明】 1…水平転送レジスタ、2T,2S…転送電極、3…転
送部、6…水平出力ゲート部、7…フローティングディ
フュージョン領域、8…出力アンプ、10…リセットド
レイン領域、11…リセットゲート部、VRD,VRD1
RD2 …リセットドレイン電圧、φRD…リセットドレイ
ンパルス、φRG…リセットパルス
[Description of Signs] 1 horizontal transfer register, 2T, 2S transfer electrode, 3 transfer section, 6 horizontal output gate section, 7 floating diffusion area, 8 output amplifier, 10 reset drain area, 11 reset Gate section, V RD , V RD1 ,
V RD2 : reset drain voltage, φ RD : reset drain pulse, φ RG : reset pulse

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リセットゲートにリセットパルスを与え
たときの該リセットゲート下の空乏化時のポテンシャル
値を、リセットドレイン電圧値より低くして、 電荷電圧変換部のリセット動作を行うことを特徴とする
固体電荷転送素子の駆動方法。
1. A reset operation of a charge-voltage converter is performed by setting a potential value at the time of depletion below a reset gate when a reset pulse is applied to the reset gate to be lower than a reset drain voltage value. For driving a solid-state charge transfer device.
【請求項2】 リセットドレインをパルス駆動し、 前記リセットドレインの電位を前記リセットゲート下の
空乏化時のポテンシャル値に対して高低動作させること
を特徴とする請求項1に記載の固体電荷転送素子の駆動
方法。
2. The solid-state charge transfer device according to claim 1, wherein the reset drain is pulse-driven, and the potential of the reset drain is operated to be higher or lower than a potential value under the reset gate at the time of depletion. Drive method.
JP9128753A 1997-05-19 1997-05-19 Method for driving solid-state charge transfer device Pending JPH10321836A (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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