JPS5836082A - 電荷検出回路 - Google Patents
電荷検出回路Info
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- JPS5836082A JPS5836082A JP56134941A JP13494181A JPS5836082A JP S5836082 A JPS5836082 A JP S5836082A JP 56134941 A JP56134941 A JP 56134941A JP 13494181 A JP13494181 A JP 13494181A JP S5836082 A JPS5836082 A JP S5836082A
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- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 11
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電荷転送素子に係シ、特に高いS/N比が得ら
れる電荷検出回路圧間するものである。
れる電荷検出回路圧間するものである。
電荷転送素子(例えばこれをOCDとする)の出力部は
半導体基板と逆導電型の不純物をドープに絶縁物を介し
て検出電極を形成し、該検出電極上に生じたイメージ電
荷を用いる方式とがあることは周知でおる。
半導体基板と逆導電型の不純物をドープに絶縁物を介し
て検出電極を形成し、該検出電極上に生じたイメージ電
荷を用いる方式とがあることは周知でおる。
前記の浮遊拡散部を用いる方式ではこれを形成する製造
工程が複雑であるという理由から、後者の検出電極を形
成する方式がしばしば用いられる。
工程が複雑であるという理由から、後者の検出電極を形
成する方式がしばしば用いられる。
ところがこの検出電極を用いた方式ではどうしても検出
極上に生じる検出電圧すなわちイメージ電圧が小さくな
シ、そのために該イメージ電圧の検出用回路としては特
に低雑音の接合ゲート型電界効果トランジスタ(以下、
TFETと称す)をソースフォロワとした第1図(a)
のような検出増幅器が一般に必要となる。
極上に生じる検出電圧すなわちイメージ電圧が小さくな
シ、そのために該イメージ電圧の検出用回路としては特
に低雑音の接合ゲート型電界効果トランジスタ(以下、
TFETと称す)をソースフォロワとした第1図(a)
のような検出増幅器が一般に必要となる。
ただしlはCODの半導体基板、2は上記のJFET
8を用いたソースフォロワ増幅器、4は該増幅器の後段
に接続される主増幅器、5は検出電極であって、前記0
0Dの出力部を形成するには基板1と接地点との間に電
圧が例えば20V程度の電圧を有する電源6を接続して
おく。
8を用いたソースフォロワ増幅器、4は該増幅器の後段
に接続される主増幅器、5は検出電極であって、前記0
0Dの出力部を形成するには基板1と接地点との間に電
圧が例えば20V程度の電圧を有する電源6を接続して
おく。
つて説明するが、この場合には該基板l側が正で、接地
点側すなわち検出電極5側が負の電圧が印加されること
になシ、こうすれば、検出電極5の直下には上記の20
Vなる電圧に対応した深さの電位の井戸(以下単に井戸
と称する)が生じる。
点側すなわち検出電極5側が負の電圧が印加されること
になシ、こうすれば、検出電極5の直下には上記の20
Vなる電圧に対応した深さの電位の井戸(以下単に井戸
と称する)が生じる。
そして矢印イ方向に転送されて来たCOD内の転送電荷
(この場合は正孔)は上記井戸7中に流入して一時的に
蓄積される。
(この場合は正孔)は上記井戸7中に流入して一時的に
蓄積される。
ここで容量Chを介して、端子10より例えば波高値が
5■の第1図(6)に示したようなバμス性の注入電圧
■1を検出電@5に印加すると、該注入電圧■1は検出
電極5と基板1とで形成される容量C(1と容量C1と
で分割されるのであるが、簡単のためにC(・−C1と
すれば上記5■の注入電圧は2.6■となって検出電極
5と基板1とで作られるいわゆるM工S構成体両端、し
たがってJFETのゲートGに印加される。
5■の第1図(6)に示したようなバμス性の注入電圧
■1を検出電@5に印加すると、該注入電圧■1は検出
電極5と基板1とで形成される容量C(1と容量C1と
で分割されるのであるが、簡単のためにC(・−C1と
すれば上記5■の注入電圧は2.6■となって検出電極
5と基板1とで作られるいわゆるM工S構成体両端、し
たがってJFETのゲートGに印加される。
ここで上記MIS構成体のいわゆるフラットバンド電圧
’Vi゛Bを18Vとすれば、注入電圧■1が印加され
る以前では、検出電極6直下は強い反転状態にあり、井
戸7が形成されているのはこのためである。
’Vi゛Bを18Vとすれば、注入電圧■1が印加され
る以前では、検出電極6直下は強い反転状態にあり、井
戸7が形成されているのはこのためである。
しかし、値が2.5■となされたパルス状の注入電圧が
印加されると、この電圧は極性が逆であるために電源6
020Vなる電圧から差し引かれ、上記M工S構成体両
端に印加される正身の電圧は結局17.5 Vとなるが
、この電圧値は18Vなるフラットバンド電圧VFR以
下でおるので、検出電極5直下は累積状態となって井戸
7は消滅し、該井戸7中に蓄えられていた電荷(正孔)
は基板1中に注入されて無くなる。
印加されると、この電圧は極性が逆であるために電源6
020Vなる電圧から差し引かれ、上記M工S構成体両
端に印加される正身の電圧は結局17.5 Vとなるが
、この電圧値は18Vなるフラットバンド電圧VFR以
下でおるので、検出電極5直下は累積状態となって井戸
7は消滅し、該井戸7中に蓄えられていた電荷(正孔)
は基板1中に注入されて無くなる。
もし仮にこの井戸7中の電荷が無くならないものである
ならば、検出母線9の電位すなわち:fFETのゲート
電位Vaは第1図(C)に示した点線口のように、注入
電圧■1が消滅した後も点線口で示した規準値たる零電
位に戻るはずである。しかし、前記のように井戸7中の
電荷は基板中に注入されて無くなるために、その影響で
上記ゲート電位Voは第1図(0)中の実線ハで示した
ように−Δ■だけ低下する。
ならば、検出母線9の電位すなわち:fFETのゲート
電位Vaは第1図(C)に示した点線口のように、注入
電圧■1が消滅した後も点線口で示した規準値たる零電
位に戻るはずである。しかし、前記のように井戸7中の
電荷は基板中に注入されて無くなるために、その影響で
上記ゲート電位Voは第1図(0)中の実線ハで示した
ように−Δ■だけ低下する。
一方、JFETのドレインには例えば12Vなる値を出
力する電源8が接続されておシ、ソースには例えば値が
5にΩ程度の抵抗R8が接続されているので、第1図働
に見られるようにJFET8の点Bの電位VBは点Gの
電位VGよシも−1V程度低い値を規準として、上記第
1図(′b)の電圧変化と同じように変化し、点線口′
と実線ハ′との間の−△■′だけの変量が生じる。
力する電源8が接続されておシ、ソースには例えば値が
5にΩ程度の抵抗R8が接続されているので、第1図働
に見られるようにJFET8の点Bの電位VBは点Gの
電位VGよシも−1V程度低い値を規準として、上記第
1図(′b)の電圧変化と同じように変化し、点線口′
と実線ハ′との間の−△■′だけの変量が生じる。
したがって第1図((3)のような回路を点Bの後に形
成しておいて、主増幅器4から導出された出力のうちの
、第1図(2))に示した時刻しtにおける電位Elを
標本化保持回路21で検出保持し、同じく時2 刻tsにおける電位−を標本化保持回路22で検出保持
した上で、差動増幅器28に導入してやれば、該差動増
幅器2Bの出力端子24には上記の検出されたイメージ
電荷量に対応する一△■′なる電位差が得られ、COD
の電荷検出はここに遂行されることになる。
成しておいて、主増幅器4から導出された出力のうちの
、第1図(2))に示した時刻しtにおける電位Elを
標本化保持回路21で検出保持し、同じく時2 刻tsにおける電位−を標本化保持回路22で検出保持
した上で、差動増幅器28に導入してやれば、該差動増
幅器2Bの出力端子24には上記の検出されたイメージ
電荷量に対応する一△■′なる電位差が得られ、COD
の電荷検出はここに遂行されることになる。
ところがここで問題となることは点Bの出力室その原因
は点Bすなわちソースフォロワ増幅器2の出力に主増幅
器4などの容量性負荷が付加されることによるものであ
って、この容量性負荷が存在すると点Bの出力電圧は第
1図(ci)中に1点鎖線ホで示したような形になまっ
てしまう。ただし同図中のtは時間である。
は点Bすなわちソースフォロワ増幅器2の出力に主増幅
器4などの容量性負荷が付加されることによるものであ
って、この容量性負荷が存在すると点Bの出力電圧は第
1図(ci)中に1点鎖線ホで示したような形になまっ
てしまう。ただし同図中のtは時間である。
第1図0)は上記点Bの電圧VBと点Gの電圧■0とを
同一スケール上に重ね合わせて描いたものであるが、電
圧VEが示す1点鎖線ホの曲線部と電圧Voとの極性は
同図中のτとして示した領域で反転していることがわか
る。
同一スケール上に重ね合わせて描いたものであるが、電
圧VEが示す1点鎖線ホの曲線部と電圧Voとの極性は
同図中のτとして示した領域で反転していることがわか
る。
この電圧VBと電圧VGとの極性反転が生じるというこ
とはJFETのゲートとソース間が順方向にバイアスさ
れてしまうことを物語っている。そしてこのようなこと
が起これば、だだでさえわずかなイメージ電荷はJFE
T3の入力側で大きく失なわれてしまうばか)でなく、
JFET8にゲート電流が流れるためにその効果による
雑音が生じ、CODの検出増幅器のS/N比は著しく低
下するに本発明はこうした点に鑑みてなされたもので、
M I S構造の検出電極を備えた電荷転送素子の前記
検出電極上に生じたイメージ電荷を、接合ゲート型電昇
効果1ヘランジスタを用いたソースフォロワ増幅器によ
って検出する回路において、上記検出電極に、外部から
パルス性の注入電圧を印加するに際して、上記ソースフ
ォロワ増幅器の出力点に前記パルス性の注入電圧の立上
がシよりも堅い所定のタイミングで方形波状の補正電圧
を重畳印加する回路を接続したことを特徴とする電荷検
出回路を提供せんとするもので、以下図面を用いて詳述
する。
とはJFETのゲートとソース間が順方向にバイアスさ
れてしまうことを物語っている。そしてこのようなこと
が起これば、だだでさえわずかなイメージ電荷はJFE
T3の入力側で大きく失なわれてしまうばか)でなく、
JFET8にゲート電流が流れるためにその効果による
雑音が生じ、CODの検出増幅器のS/N比は著しく低
下するに本発明はこうした点に鑑みてなされたもので、
M I S構造の検出電極を備えた電荷転送素子の前記
検出電極上に生じたイメージ電荷を、接合ゲート型電昇
効果1ヘランジスタを用いたソースフォロワ増幅器によ
って検出する回路において、上記検出電極に、外部から
パルス性の注入電圧を印加するに際して、上記ソースフ
ォロワ増幅器の出力点に前記パルス性の注入電圧の立上
がシよりも堅い所定のタイミングで方形波状の補正電圧
を重畳印加する回路を接続したことを特徴とする電荷検
出回路を提供せんとするもので、以下図面を用いて詳述
する。
第2図は本発明に係る電荷検出方式を示す回路であって
、前記第1図Ga)と同等部位には同一符号を付して示
しである。
、前記第1図Ga)と同等部位には同一符号を付して示
しである。
本回路を用いた電荷検出方式の主な特徴は、端子4Bに
印加される方形波電圧Zaによって開閉し、電源25に
接続されたIvl OS F E Tからなる電子スイ
ッチ82が前記ソースフォロワ増幅器2の点Bにつなが
れている点でおる。
印加される方形波電圧Zaによって開閉し、電源25に
接続されたIvl OS F E Tからなる電子スイ
ッチ82が前記ソースフォロワ増幅器2の点Bにつなが
れている点でおる。
荷の効果によって電圧VBが第1図(f)の1点鎖線ホ
のようになまシを生じ、そのためにJ F E Tのゲ
ートとソースとの一部が順方向バイアスされるものであ
るならば、第8図中に示したように時刻t、1Bにおい
て立上がりt14において立下がる注入電圧V1.した
がって電圧VBが生じるよシも時間Tだけ早い時刻t1
1に立ち上がシ、tlgにおいて立下がる前記方形波電
圧、maに対応した波形の補正電圧Vcを第2図中の点
Bに加えてやればよい。
のようになまシを生じ、そのためにJ F E Tのゲ
ートとソースとの一部が順方向バイアスされるものであ
るならば、第8図中に示したように時刻t、1Bにおい
て立上がりt14において立下がる注入電圧V1.した
がって電圧VBが生じるよシも時間Tだけ早い時刻t1
1に立ち上がシ、tlgにおいて立下がる前記方形波電
圧、maに対応した波形の補正電圧Vcを第2図中の点
Bに加えてやればよい。
このようにすれば第8図(ハ)に示したように点Bの電
圧VBの波形は、曲線ホの上に、曲線りで示し、た上記
補正電圧ダCが重畳した形のものとなるために点Bの合
計電圧は前記第1図(f)中の1点鎖線トのようになっ
て常に点Bの電圧’VBはゲート電圧■よシも高い値を
保つことになシ、したがってJFET8のゲートからソ
ースに向かって順方向電流が流れるようなことはなくな
る。その結果、検出電極5上に生じた少ない量のイメー
ジ電荷が失なわれることもなく、ゲート電流の発生によ
って雑音が生じることもないのでここに低雑音の電荷検
出用増幅器ができ上がる。
圧VBの波形は、曲線ホの上に、曲線りで示し、た上記
補正電圧ダCが重畳した形のものとなるために点Bの合
計電圧は前記第1図(f)中の1点鎖線トのようになっ
て常に点Bの電圧’VBはゲート電圧■よシも高い値を
保つことになシ、したがってJFET8のゲートからソ
ースに向かって順方向電流が流れるようなことはなくな
る。その結果、検出電極5上に生じた少ない量のイメー
ジ電荷が失なわれることもなく、ゲート電流の発生によ
って雑音が生じることもないのでここに低雑音の電荷検
出用増幅器ができ上がる。
ちなみに第8図(4)に示したリセット電圧、efは、
第2図中に見られるように検出母線9に接続されたスイ
ッチとしてのMOSFET81を介して端子42から印
加されるリセット電圧であって、該MO8FET81を
導通させるには端子41に制御電圧VBを第8図中のt
toなる時刻からtlsなる時刻まで印加するようにす
ればよい。このようにすれば第8図(1)に見られるよ
うに、時刻tlO以前には高レベルにあったリセット電
圧メRは時刻tlOからtlIIの量体しベμに落ちる
が、該時刻t口において再び高レベルに戻る。
第2図中に見られるように検出母線9に接続されたスイ
ッチとしてのMOSFET81を介して端子42から印
加されるリセット電圧であって、該MO8FET81を
導通させるには端子41に制御電圧VBを第8図中のt
toなる時刻からtlsなる時刻まで印加するようにす
ればよい。このようにすれば第8図(1)に見られるよ
うに、時刻tlO以前には高レベルにあったリセット電
圧メRは時刻tlOからtlIIの量体しベμに落ちる
が、該時刻t口において再び高レベルに戻る。
口′
この効果によって時刻t14以後は点線ゲよシも−Δ■
だけ低下して点線へ′のレペμにまで達したままの点B
の、第8図(b)に示した電圧VBを、時刻t1sにお
いて再び点線口′で示したレベルにまで戻すことができ
、このために次の電荷検出にそなえる準備ができる。
だけ低下して点線へ′のレペμにまで達したままの点B
の、第8図(b)に示した電圧VBを、時刻t1sにお
いて再び点線口′で示したレベルにまで戻すことができ
、このために次の電荷検出にそなえる準備ができる。
検出回路を用いれば、上述したようにJFETのゲート
電流が流れないので低雑音のものとすることができる他
に、わずかな量のイメージ電荷を失なうことなく検出が
できるので実用上多大の効果が期待できる。
電流が流れないので低雑音のものとすることができる他
に、わずかな量のイメージ電荷を失なうことなく検出が
できるので実用上多大の効果が期待できる。
第1図(a)は従来の電荷検出回路、同図(b)、(C
り。 に)は上記第1図(a)中の各部の電圧波形を示す図、
第1図(e)は上記第1図(a)の回路を用いて電荷検
出を行なうためのブロックダイアグラム、第1図(f:
)は第1図(0)に示した電圧Vaと第1図(d)に示
した電圧VBとを同一スケール上で重ね合わせた図、第
2図は本発明に係る電荷検出回路、第8図れ)〜(1)
は第2図中の各部の電圧波形を示す図である。 1:半導体基板、2:カスコード増幅器、8:、TFE
T、4:主増幅器、5:検出電極、7:井戸、8:電源
、9:検出母線、10,41,424B、26:端子、
81,82: MO3FKT0手続補正書(方式) 昭和57年2 月23日 】、事件の表示 昭和56年特許願第 134941 号2、発明の名
ゼ11 電荷検出回路 3 補正をすると ・11件との関係 特許出願人住所 神奈川県
用崎市中原区」二小田中1015番地(522)名称富
士通株式会社 代表者山本卓眞 4 代 理 人 住所 神奈川県川崎Φ中
原区上小II中1015番地富士通株式会社内 (7259)氏名弁理士 井 桁 貞 −1連、電光
電話 明5(078)936−12215、補正命皆の
日1・] 昭和57年1月5日 7、補正の対象 図面第1図(f) 8、補正の内容 図面の第1図<f>を別紙のとおり補正し丑す。 9、 添付書類の目録 図 面 (第1図(f) ) 1通)°々
ニ
り。 に)は上記第1図(a)中の各部の電圧波形を示す図、
第1図(e)は上記第1図(a)の回路を用いて電荷検
出を行なうためのブロックダイアグラム、第1図(f:
)は第1図(0)に示した電圧Vaと第1図(d)に示
した電圧VBとを同一スケール上で重ね合わせた図、第
2図は本発明に係る電荷検出回路、第8図れ)〜(1)
は第2図中の各部の電圧波形を示す図である。 1:半導体基板、2:カスコード増幅器、8:、TFE
T、4:主増幅器、5:検出電極、7:井戸、8:電源
、9:検出母線、10,41,424B、26:端子、
81,82: MO3FKT0手続補正書(方式) 昭和57年2 月23日 】、事件の表示 昭和56年特許願第 134941 号2、発明の名
ゼ11 電荷検出回路 3 補正をすると ・11件との関係 特許出願人住所 神奈川県
用崎市中原区」二小田中1015番地(522)名称富
士通株式会社 代表者山本卓眞 4 代 理 人 住所 神奈川県川崎Φ中
原区上小II中1015番地富士通株式会社内 (7259)氏名弁理士 井 桁 貞 −1連、電光
電話 明5(078)936−12215、補正命皆の
日1・] 昭和57年1月5日 7、補正の対象 図面第1図(f) 8、補正の内容 図面の第1図<f>を別紙のとおり補正し丑す。 9、 添付書類の目録 図 面 (第1図(f) ) 1通)°々
ニ
Claims (1)
- MIS構造の検出電極を備えた電荷転送素子の前記検出
電極上に生じたイメージ電荷を、接合ゲート型電界効果
トランジスタを用いたソースフォロワ増幅器によって検
出する回路において、上記検出電極に外部からバ/I/
ス性の注入電圧を印加するに際して、上記ソースフォロ
ワ増幅器の出力点に、前記パルス性の注入電圧の立上が
υよシも早い所定のタイミングで方形波状の補正電圧を
重畳印加する回路を接続したことを特徴とする電荷検出
回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56134941A JPS5836082A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 電荷検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56134941A JPS5836082A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 電荷検出回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5836082A true JPS5836082A (ja) | 1983-03-02 |
Family
ID=15140130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56134941A Pending JPS5836082A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 電荷検出回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5836082A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59167185A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Hitachi Ltd | 固体装置の信号読出し回路 |
JPS59171370A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-27 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置の駆動方法 |
JPS60235590A (ja) * | 1984-05-08 | 1985-11-22 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子の駆動方法および駆動回路 |
-
1981
- 1981-08-27 JP JP56134941A patent/JPS5836082A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59167185A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Hitachi Ltd | 固体装置の信号読出し回路 |
JPH059988B2 (ja) * | 1983-03-11 | 1993-02-08 | Hitachi Ltd | |
JPS59171370A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-27 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置の駆動方法 |
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