JPS58171858A - 電荷転送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明れ入力信号に対応する量の電荷を出力する入力
部が複数般社られた電荷転送装置に関する。

〔発明の技術・的背景〕

最近、ＣＯＤ　４？ＢＢＤ等の電荷転送素子（以下ＣＴ
Ｄと称す）４を利用して、性能のすぐれた信号遅ｇ線、
＜ｔ、形フィルタ、トランスパーサルフィルタ等の装置
が実現されている。このような装置に用いられているＣ
ＴＤは、木刀信号に応じた量の電荷を出力する入力部と
この入力部から出力される電荷を順次転送する転送部と
から構成されている。上記転送部において電荷を転送す
る場合、ＳＮ比を高めるために信号電荷は一定の直流電
荷と共に転送される。そして上記入力部において入力信
号に対応した量の電荷を得る方法としては従来から種々
の方法が知られている。

第１図はｆａｎ　ａｎｄ　ｓｋｉｍ法と呼ばれている方
法によって入力信号に対応し九量の電荷を得る入力部を
説明するための図である。図において１は一方導電型の
半導体基体中に形成される他方導電型のソース領域であ
る。このソース領域ＩＫ隣接してｒ−）電極２が配置さ
れ、さらにこのｆ−）電極２に順次連続して２つのｒ−
）電極３，４が隣接配置される。上記ソース領域Ｊには
・・信号源５からのＩ４ルス信号が印加され、ダート電
極２には入力信号源６からの入力信号と直流電源１から
の直流電圧とが印加され、またｒ−）電極Ｓには直流電
源８からの直流電圧が印加され、さらにもう１つの？−
）電極４には信号源９からのｚ４ルス信号が印加される
。

この入力部では、ソース領域１に印加される信号源５か
らのノ譬ルス信号が低レベルの時にこのソース領域１に
おける電荷をｒ−）電極２゜３下に移動せしめ、またダ
ート電極２に印加されている直流電源１からの電圧と入
力信号源６からの入力信号電圧に応じてこのｒ−）電極
２下に形成されるポテンシャルｖ１と、ｒ−）電極４に
印加されている信号源９からの／４ルス信号が高レベル
の時にこのｆ−）電極４下に形成されるポテンシャルＶ
、との差の４テンシヤル・１ｖ１−ｖｌ　１に比例した
電荷量を持つ直流電荷および信号電荷からなる電荷を得
るものであＬ　＠１図中交差する斜線を施ζした位置の
電荷Ｑ１が図示しない転送部の始端に供給される。

第２図はｆｉｌｌ　ａｎｄ　５ｐｉｌｌ法と呼ばれてい
る方法によって入力信号に対応し走置の電荷を得る入力
部を説明するための図である。この入力部も第１図のも
のと同様に、ソース領域１１と３つのｆｆ−）電極１２
〜１４が設けられている。

そしてソース領域１１に印加される信号源１５からのノ
’？ルス信号が低レベルの時にこのソース領域１１にお
ける電荷をダート電極ｚｘ、１２下に移動セしめ、また
ダート電極１１に印加されている直流電源１１からの電
圧と入力信号源１ｉからの入力信号電圧に応℃てこのｒ
−）電極１１下に形成されているポテンシャルＶ［有］
と、ｒ−計電極１１に印加されている直流電源１＃から
の電圧に応じてこの電極１３下に形成されるポテンシャ
ルｖ４とＯ差の一テンシャルＩＶｓＶ４１に比例し走電
荷量を持つ直流電荷および信号電荷からなる電荷を得る
ものであシ、第２図中交差する斜線を施ζした位置の電
荷Ｑ１が図示しない転送部の始端に供給される。

〔背景技術の問題点〕

とζろで、上記第１図あるいは第２図に示すような入力
部を複数備え九〇’ｌ’Ｄにおいて、複数の入力部のう
ちから特定の１つあるいは１つ以上のものを選択しそこ
から出力される電荷を１つの転送部で転送する場合、選
択されていない入力部への入力信号を遮断したとしても
、信号電荷を除く直流電荷はその入力部から転送部へ供
給される。この結果、転送部において、全転送電荷量に
対する信号電荷量の割合が小さなものとな、９、ＣＴＤ
Ｏ利得が一定の状態では入力のダイナミックレンジが減
少してしまう。

したがって、実質的に無効な直流電荷を転送部へ供給し
ないようにする必要がある。

〔発明の目的〕

したがって、この発明の目的は、転送部における全転送
電荷量に対する信号電荷量の割合を一定に保つことによ
って（常に広い入力〆イナミ、クレンジを有する電荷転
送装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明の一実施例によれば、複数の入力部と１つの転
送部を備え、複数の入力部それぞれにおいて、電荷の供
給源であるソース領域と入力信号電圧に和尚する信号電
荷を一定の直流電荷と共に蓄積する電荷蓄積部との間に
スイッチヲ設ケ、このスイッチをオン・オフ操作するこ
とによって、選択されない入力部の電荷蓄積部に電荷が
蓄積されない電荷転送装置が提供される。

〔発明の実施、例〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。Ｈ
ｇｓ図はこの発明に係る電荷転送装置のプロ、り構成図
であ如、２つの入力部と１つの転送部が設けられている
場合の例を示す、２つの入力部１１．２１は同一の囲路
構成となっていて、それぞれ、電荷の供給源であるソー
ス領域ＪＪ、入力＃号が印加されこの人力信号電圧に和
尚する信号電荷を一定の直流電荷と共に蓄積する電荷蓄
積部２４およびソース領域２Ｊと電荷蓄積部２４との間
に設けられるスイッチ２ｓから構成される。上記２つの
入力部２Ｊ。

２２から出力される電荷は加算部２Ｉで加算され、ここ
で加算され九電荷は転送部２１で順次転送される。

このような構成において、いま一方の入力部２１のみを
選択しこの入力部２１から出力される電荷を転送部２１
で転送する場合には、入力部２ノ内のスイッチ２５は閉
じ、他方の入力部２２内のスイッチ２Ｊは開く、このと
き、選択されていない入力部２Ｊ内のスイッチ２Ｊは開
かれていて、ソース領域２３かも電荷蓄積部２４には電
荷が供給されないため、この入力部２２からは信号電荷
は４ちろん直流電荷も出力されない。ま九このとき、選
択されている入力部２ノでは、スイッチ２５は閉じられ
ていて、ソース領域２３からはスイッチ２Ｊを介して電
荷蓄積部２４に電荷が供給さ、れる、し九がりて、入力
部、２１の電荷蓄積部２４では信号電荷と一定の直流電
荷が蓄積され、この電荷は加算部２６を介して転送部２
７の始端に供給され、こ−、：。

の後、終端に向って順次転送される。この場合、選択さ
れない入力部２２からの直流電荷がない、ので、不必要
な直流電荷が転送部２１に供給されることはない。

また、入力部２２のみを選択し、この入力部２２からの
電荷を転送部２ｒで転送する場合には、上記とは反対に
、入力部２ノ内のスイッチ２５は開き、入力部２２内の
スイッチ２ｊは閉じる。この場合、選択されている入力
＠ＸＸでは、ソース領域２Ｓからスイッチ１５を介して
電荷蓄積部２４に電荷が供給されるため、今度社この入
力部１１からのみの電荷が加算部２ｄを介して転送部２
１の始端に供給され、仁の後、この電荷が終端に向って
順次転送される。

このように上記実施例によれば、選択されない入力部の
電荷蓄積部には一切電荷を供給しないようにし九ので、
不感ｌ！な直流電荷が転送−に供給されることがなく、
この結果、転送部において全転送電荷量に対する信号電
荷量の割合を一定に保つことがで龜る。し良がって、常
に広い入カダイナミ、クレンジを得ることができる。

第４図は第３図に示す実施例装置を具体的に示す・ダタ
ーン図であシ、この装置はたとえば２厘の半導体基板上
にＮ！！ｌの半導体領域を形成した基体を用いる纏め込
拳チャネル形の４のであｐ、かつ！ノル４リシリコンｒ
−）グーセスを用い九２相駆動飄のものである。第４１
１において３１は前記一方の入力部１１のソース領域２
３に対応するソース領域である。このソース領域３１に
隣接してｒ−）電極１２が、さらＫこのｒ−ト電１ｉＪ
ｊＫＩＩ接してスイッチ（以下ＳＷと称す）の出力部Ｓ
Ｘが配置され、上記ソース領域３１．．１”−）電極３
１およ、びｓｗの出力部３３は前記スイッチ２ｊに和尚
するＭｏＳスイ、チを構成している。

人力部２１内の電荷蓄積部２４は上記８Ｗの力 出ｄ部３３と＠接して配置される菖２層目のポリシリコ
ンゲート電極３４、このｒ−）電極３４と隣接して配置
される第１層目のポリシリコンｅ−）電極３５およびさ
らに仁のｒ−）電極Ｓ５と隣接して配置される＃１２層
目のポリシリコンｒ−）電極３６から構成される。

また第４図において４１は前記他方の入力部２２のソー
ス領域２３に対応するソース領域である。このソース領
域４１に隣接してダート電極４２が、さらにこのダート
電極４１に隣接してＳＷの出力部４３が配置され、上記
ソース領域４１、ｆ−）電極４２およびＳＷの出力部４
Ｊは前記スイッチ２５に和尚するＭＯ８スイ。

テを構成している。

入力部２２内の電荷蓄積部２４社上記８ｗの出力部４Ｊ
と隣接して配置される第２層目のＩす□シリコングー）
電極４４、このｒ−）電極４４とＩＩＩ接して配置され
４ＩＩＩ層目のポリシリコンｒ−）ｍｌ＠４１およびさ
らにこのゲート電１ｉ４Ｊと隣接して配置される前記ｒ
−）電極Ｓ＃から構成される。すなわち、ｒ−計電極１
ｇは２つの入力部ｘｒ、ｘｘＫ対して共通に設けられて
いる。

加算部２Ｇは上記ｆ−）電極３１Ｋｇ接して配置される
＃Ｉ１層目のぼりシリコングー１１５１からなシ、この
ダート電極ＪＪ下で２つの入力部ＪＪ、ＪＪの転送チャ
ネルＣ１、Ｃ，が合流し１つの転送チャネルＣｓＫ結合
される。

転送部２１は上記ｒ−）・電極５１、このｒ　−計電極
ｊＪＫＩＩ＃して配置される第２層目のぼりシリコンダ
ート電＊ｉｚ、仁のｒ−）電極５２に隣接して配置され
ゐ第１層目の４リシリコングート電極５３、このｆｆ−
）電極５３に隣接して配置される第２層目のポリシリコ
ンダート電極５４、さらにこのｆ−）電極５４に隣接し
て配置される第１層目の４リシリコンｆ−）電極５５そ
れぞれと、ｆ−）電極６６に隣接して配置されるフロー
ティング拡散領域５６、このフローティング拡散領域５
６に隣接して配置され゛るグ、−計電極５７およびこの
ｒ−）電極５７に隣接して配置されるドレイン領域５８
から構成される。

上記２つの入力部２１．２２のソース領域３１．４１に
は信号源６１からのパルス信号が並列的に供給される。

また、ダート電極３２゜４２には、それぞれの入力部２
１あるいは２２を選択する際には高レベルに、非選択の
際には低レベルにそれぞれ設定される制御信号Ｓｌ　。

Ｓｓが供給される。一方の入力部２１において、ダート
電極３４には直流電源６２からの直流電圧と一方の入力
信号源６３からの入力信号電圧が共に供給され、ｒ−計
電極３５には直流電源６４からの直流電圧が供給される
。他方の入力部２２において、ｒ−）電極４４には直流
電源ｌＩからの直流電圧と他方の入力゛信ゝ号源６６か
らの入力信号電圧が共に供□給され、ダート電極４５に
は直流電源６１からの直流電圧が供給される。また、上
記２つの入力部２１．２１に共通に設けられているダー
ト電極３６に社信号源６８からの・量ルス信号が供給さ
れる。

ｒ−計電極６２．５３には信号＠＃ｊからの第１相のノ
々ルス信号が並列的に供給され、ダート電極５１．６４
．６１に唸上記信号源６９からの第１相の／＃ルス信号
がインバータ１０によって反転されることＫよって得ら
れる第２相の・臂ルス信号が並列的に供給される。また
ｆ−）電極５１には信号源７１からのリセット・臂ルス
信号が供給される。さらにドレイン領域６ａには直流電
源１２′・がらの直流電圧が供給される。

このような構成において、いま一方の入力部２１を選択
する場合には、ダート電極３２に供給する制御信号Ｓ１
を高レベルに、またダート電極４２に供給する制御信号
Ｓ意を一低レベルにそれぞれ設定する。−すると一方の
入力部２ノでは、ソース領域３１．ダート電極ｓ２およ
びＳＷの出力部３３からなるＭＯ８スイ、チがオンする
ため、信号源６１からのｐ９λス信号が低レベルになる
と、電荷がＳＷの出力部３３に供給される。そしてこの
後は、ダート電極３４〜３６下で、前記第１図あるいは
第２図で説明した場付と同様の方法によって入力信号に
対応した電荷が作られダート電極３５下に蓄積される。

第５図はこの入力部２１におけるポテンシャルの状態を
示す図であシ、ここでは前記第１図に示すｆａｎ　ａｎ
ｄ　ｓｋｉｍ法によってダート電極３５下に電荷Ｑを得
る場合が示さ゛れている。このとき、他方の入力部２２
では、ソース領域４１．１’−計電極４２およびＳＷの
出力部４３からなるＭＯ８スイッチがオフするため、第
６図のこの入力部２２におけるポテンシャルの状態を示
す図の通９、ダート電極４２下のポテンシャルが浅くな
り、ソース領域４１の電荷はＳＷの出力部４Ｊには供給
されない、したがって直流電源６６からの直流電圧およ
び入力信号源６６からの入力信号電圧がダート電極４４
に供給されていても、ダート電極４５下にはダート電極
４６下を介して出力されるべき電荷は蓄積されない。

し九がってこの後、ダート電極５１下では一方の入力部
２ノから出力される電荷と他方の入力部２１からのＯの
電荷が加算されるため、さらにこの後、２相の・譬ルス
信号で駆動される転送ダートで・逼る各ダート電極５２
〜５５下では入力部２１から出力される電荷のみが転送
される。

上記とは反対に入力部２２を選択する場合には、制御信
号Ｓ１を低レベルに、制御信号８１を高レベルにそれぞ
れ設定する。このとき、一方の入力部２１ではソース領
域３１．１’−）電極Ｊ２およｉｓＷの出力部３３から
なるＭＯ８スイッチがオフし、他方の入力部２２ではソ
ース領域４１、ｒ−）電＆４２およびｓｗの出力部４Ｊ
からなるＭ０８スイ、チがオンする。したがつてこの場
合には、入力部２２のｆ−）電極４４゜４５．３６下で
入力信号に対応した電荷が作られダート電極４５下に蓄
積される。ｔた、今度は入力部２１のダート電極３６下
には電荷は蓄積されない。この後、ｆ−）電極５１下で
は入力部２１からの００電荷と入力部２２から出力され
る電荷上が加算されるため、さらにこの後、各ゲート電
極５２〜６５下では入力部２２から出力される電荷のみ
が転送される。

上記各ダート電極５２〜５５下を順次転送されてきた電
荷が７０−ティング拡散領域５＃に供給されると、この
領域５６の電位は供給電荷蓋に比例して変化するため、
この電位変化分が出力ＯＵＴとして取シ出される。そし
て出力が取シ出された後はリセ、トグートとして用いら
・れるゲート電極６７に信号源１１からのリセットパル
ス信号を供給、することによって、フローティング拡散
領域５６の電位をドレイン領域５８と同電位に設定し、
リセット操作を行なう。

第７図は前記第２図に示す実施例装置を具体的に示す他
の・リーン図である。この装置が第４図のものと異なる
点は、前記ＳＷの出力部ＪＪに対してさらにｆ−）電極
８１およびドレイン領域８２が隣接して配置されると共
に、前記ＳＷの出力′ｆＩ１４Ｊに対してさらにダート
電極９１およびドレイン領域９２が隣接して配置されて
いるところにある。そして上記ｆ−）電極８１．９１に
はインバータ８３．９３を介して前記信号ｓ、、ｓｌが
供給され、上記ドレイン領域８　Ｊ、、　９　ｊには直
流電源８４．９４からの直流電圧が供給される。

上記ドレイン領域８２、ｌ”−上電極８１は前記ＳＷＯ
出力部３３と共にＭＯＳスイッチを構成していて、前記
ソース領域３ｓ　、？　　）電極Ｓ２およびＳＷの出力
部３３からなるＭＯ８スイ、チがオフ状態の時にオン状
態となって、８Ｗｖ）出力部５ｓｏｙｔｅテンシヤルを
深く設定するようにしている。ｔたドレイン領域９２、
ダート電極９１も前記ＳＷの出力部４３と共にＭＯ８ス
イッチを構成していて、前記ソース領域４１゜ゲート電
極４２およびＳＷの出力部４３からなるＭＯＳスイ、チ
、がオフ状態の時にオン状態となって、ＳＷの出力部４
Ｓのポテンシャルヲ深く設定するようにしている。

第８図は前記第３図に示す実施例装置を具体的に示すさ
らに他の・リーン図である。この装置が前記第４図に示
すものと異なる点は、ソース領域３ノ、ｙ−上電極３２
およびＳＷの出力部３３からなるＭＯ８スイ、チ、ソー
ス領域４１、ｒ−）電極４２およびＳＷの出力部４３か
らなるＭＯＳスイ、チそれぞれを設ける代りにソース穎
城３１．４１のみを設け、一方のソース領域３ノには抵
抗１０１を介して信号源１０２からの・せルス信号を供
給すると共に抵抗１０３およびスイッチ１０４を介して
直流電源１０６からの直ｍ電圧を供給し、また他方のソ
ース領域４ノには抵抗１１ノを介して信号源１１２から
の・Ｉルス信号を供給すると共に抵抗１１３およびスイ
ッチ１１４を介して直流電源１１Ｂからの直流電圧を供
給するようにしたところにある。

そして上記抵抗１０１．１１１は信号源ｉｏｚ、１１２
の出力インピーダンスに相当する抵抗であ夛、この抵抗
１０１．１１１はそれぞれ直流電源ｚｏｓ、ｉｉｓに直
列接続された抵抗１０３゜１１３よりも十分大きな値ど
なっている。

このような構成において、一方の入力部２ノを選択する
ときには、スイッチ１ｏ４をオフ、スイッチ１１４をオ
ンとする。これによシソース領域３１には信号源１０２
からのノクルス信号が与えられることによってここから
電荷が出力される。またソース領域４１には直流電源１
１５からの直流電圧′が常時入力するため、このソース
領域４１の４テンシヤルが深く設定され、電荷は出力さ
れない。

なお、上記スイッチ１０４．１１４としてＭＯ８スイ、
チを用いれば他の部分と共に同一集積回路内に構成する
ことができるが、集積回路外部に設けた様々な構造のス
イッチを利用することも可能である。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく種々の
変形が可能である。たとえば、第３図に示す実施例では
入力部が２っであシ、いずれか一方の入力部を選択して
そこから出方される電荷を転送部で転送する場合につい
て説明したが、入力部□は２つ以上設けられていて、ま
九２つ以上の入力部のうちから１つ以上の入力部を選択
する場合にも実施可能であることはいうまでもない。

さらに第４図および第７図の装置は２相駆動型でダブル
シリコングートグロセスによる埋め込みチャネル形であ
る場合について説明したが、これは様々なプロセスによ
るものや表面チャネル形のものにも適用できることは明
らかである。

またｆ記実施例ではソース領域２３と電荷蓄積部２４と
の間にスイッチ２５を設け、このスイッチ２５をオンめ
るいはオフさせることによって入力部２１．２２から電
荷を出力させるか否かを決めていたが、各入力部２１．
：！！それぞれの終端部すなわち加算部側にスイッチを
設けるようにしてもよく、ま丸さらにはスイッチを設け
る代わシにｒ−）電極３４，３５，３１ｉおよびｆｆ−
）電極４４．４５．４６に低レベル電圧あるいは負極性
の電圧を印加することによシこれらの電極下における４
テンシヤルを極めて浅くするような手段を設けてもよい
。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、転送部における
全転送電荷量に対する信号電荷量８０割合を一定に保つ
ようにし九ので、常に広い入力ダイナミックレンジを有
する電荷転送装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ従来方法によって入力信
号に対応し走置の電荷を得る入力部を説明するための図
、第３図はこの発明の一実施例を示す！口、り構成図、
第４図は第３図装置を具体的に示す・り一ン図、第５図
および第６図はそれぞれ菖４図装置の４テンシヤル状態
を示す図、第７図および第８図はそれぞれ第３図装置を
具体的に示す他の・り一ン図である。 ２１’、２２・・・入力部、２３・・・ソース領域、２
４・・・電荷蓄積部、２５・・・スイッチ、２６・・・
加算部、２７・・・転送部、３１．４１・・・ソース領
域、５８．１１２．９２・・・ドレイン領域、３３．４
３・・・スイッチの出力部、３２，３４．！Ｉ５，３６
゜４２．４４．４５．５１〜５５．５７／、１１１゜９
１・・・ｆ−）電極、５６・・・フローティング拡散領
域、ｃ１〜ＣＩ・・・転送チャネル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　電荷供給手段およびこの電荷供給手段からの
   電荷が与えられ入力信号に対応した量の電荷を蓄積する
   電荷蓄積手段からなる複数の入力部と、ξれら複数の入
   力部の各電荷蓄積手段で蓄積される電荷を転送する１つ
   の転送部と、上記複数の各入力部にそれぞれ設けられ各
   入力部から上記転送部への電荷の転送を選択する選択手
   段とを具備し九ことを特徴とする電荷転送装置・
2. （２）前記選択手段における電荷の転送の選択れ、前記
   電荷供給手段からの電荷を前記電荷蓄積手段へ導入ある
   いは遮断することによシ行なうようにした特許請求の範
   囲第１項に記載の電荷転送装置。
3. （３）前記選択手段における電荷の転送の選択は、前記
   電荷供給手段と前記電荷蓄積手段との間に設けたスイッ
   チのオンあるいはオフによりて行なうようにした特許請
   求の範−８第１項に記載の電荷転送装置。