JPS587649Y2 - 電荷転送装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電荷転送装置、詳しくは、２相のクロックで
駆動することを可能にした半導体による電位の井戸を利
用して情報電荷を移送させる装置に関する。

周知のように、半導体の基板上に絶縁層を介して互に離
間する複数個の導電層を設け、これら導電層を位相を異
にするクロックで順次駆動した時半導体内に生じる電位
の井戸を利用して情報電荷を移送させるようにした所謂
電荷転送装置が提案されている。

第１図はこの種の装置の従来例で、１はＮ型半導体基板
、２は絶縁物、３は１相電極クロック電圧分配線、４は
２相電極クロック電圧分配線、５は３相電極クロック電
圧分配線、６は空乏層の境界、７は正電荷、１１．１４
は１相クロツク電極、１２．１５は２相クロツク電極、
１３は３相クロツク電極である。

第２図および第３図は第１図の時間的推移の状態を示し
たものである。

今、第１図に示すように、１相クロック電圧分配線３の
クロック電圧■φ１を一■２．２相および３相クロック
電圧分配線４，５のクロック電圧■φ２．Ｖφ３を共に
一■１とし、かつｖｌ〈Ｖ２とすると、図示のような空
乏層６の境界ができ、何らかの方法で（例えば光注入等
）Ｎ型半導体板１に発生した電荷７は、１相クロック電
極１１．１４下の電位の井戸に蓄積される。

次に、第２図のように、各相クロック電圧Ｖφ１．■φ
２．Ｖφ３を■φ、＝−Ｖ２．Ｖφ２＝−Ｖ３．■φ３
＝−Ｖ、（但し、Ｖ ３＞Ｖ２＞Ｖ １＞０）とすると
、空乏層６の表面からの厚さおよび電位の井戸の深さが
変化し、その瞬間、正電荷７は電極１１．１４より電極
１２．１５の下へ矢印２１の如く移動する。

さらに第３図のように、クロック電圧■φ１．Ｖφ２．
Ｖφ３を■φ、＝−Ｖ、、Ｖφ２＝ Ｖ２．Ｖφ３＝
Ｖｔ（但し、■１〈■２）とすると、空乏層の厚さお
よび電位の井戸は図の如く変化し、電極１２．１５の下
で再び第１図の如く蓄積状態となる。

つまり、１相、２相、３相のクロック電圧■φｔ、Ｖφ
２．Ｖφ３を適当に変えれば、電荷７をシフトできる。

したがって、この電荷の有無を検出し、入力へ帰還すれ
ば、記憶動作が可能となる。

ところで、上述のように従来の電荷転送装置においては
、電荷を移送するためのクロックを少なくとも３相用意
する必要がある関係上、必然的にクロック発生回路も３
回路必要とし、あまり経済的ではなかった。

本考案の目的は、上述した電荷転送装置における転送り
ロックの相数を２相にしてクロック駆動回路を少なくす
ることにある。

このため、本考案では一つの転送電極を二つ以上に分割
すると共に、該分割した電極を適当な抵抗値を有する抵
抗材料で結合し、転送電極に付随する半導体基板との間
の静電容量と前記抵抗値で定まるクロックの時間的遅れ
を各分割電極に発生させて電荷の移動を行なうことを特
徴としている。

以下、実施例により本考案の内容を詳述することにする
。

第４図は本考案の一実施例で、１０１は１相クロック分
配線、１０２は２相クロック分配線、１０３は１相クロ
ック分配線１０１を１相電極１０５ Ａに結合するリー
ド線、１０４は２相クロック分配線１０２を２相電極１
０６Ａに結合するリード線、１０５ Ａ、１０５ Ｂ
。

１０５Ｃは１相転送電極、１０６ Ａ、１０６ Ｂ 、
１０６ Ｃは２相転送電極、１０７は１相転送電極１０
５ Ｂ 、１０５ Ｃをリード線１０３に結合する抵抗
材料、１０８は２相転送電極１０６Ｂ、１０６Ｃをリー
ド線１０４に結合する抵抗材料で゛ある。

これら各相のクロック分配線１０１．１０２．リード線
１０３，１０４．転送電極１０５Ａ〜１０５Ｃおよび１
０６Ａ〜１０６ Ｃ、抵抗材料１０７，１０８は、第１
図に示す半導体１の基板上に設けた絶縁層２の上部に所
望の間隔をおいて配置されるものであることは云うまで
もない。

第５図に第４図を電気的に等価的に表わした場合の断面
図を示す。

ここで、２０７は第４図の抵抗材料１０７で形式される
抵抗、同様に抵抗材料１０８で゛形成される抵抗を表わ
しており、その他の記号は第１図および第４図の各部に
対応する。

また、第６図はクロック分配線１０１゜１０２に電圧を
印加した時の成る時間における空乏層の境界と電位の井
戸の深さの時間的推移の状態を示したものである。

次に、第６図を参照し動作を説明する。

クロック分配線１０１ 、１０２には、第７図に示すよ
うな互に相補的な関係にある２相のクロックパルス電圧
４０１．４０２を印加する。

今、クロック分配線１０１の電圧が−■ボルトになった
とすると、転送電極１０５Ａ、１０５ Ｂ 、１０５
Ｃ下の空乏層６の境界および電位の井戸の深さは、電圧
印加とともに第６図ａのようになる。

これは、電極１０５ Ｂ 、１０５ Ｃが半導体基板１
と絶縁物２を介してコンテ゛ンサになっているため、電
圧を印加した時、そのコンデンサの容量Ｃと抵抗の大き
さＲにより定まるＣＲ時定数でコンデンサが充電され、
ある遅れを持って空乏層の境界と電位の井戸の深さが半
導体基板中に拡がることにより。

つまり、空乏層の拡がりおよび電位の井戸の深さは、電
極１０５Ｂ、１０５Ｃ下では時間的遅れを持って拡がる
。

この空乏層の境界は時間の推移とともに第６図すのよう
になり、クロック分配線１０１の印加パルス電圧がＯ■
になると、第６図Ｃおよびｄのように、今度は時間的遅
れを持って空乏層の境界が狭まる。

同様にして、クロック分配線１０２に−Ｖボルトのパル
ス電圧が印加されると、第６図ｅおよびｆのように空乏
層６の境界が拡がる。

以下、同様な動作が繰り返されて、情報電荷７は矢印３
０１の方向に第６図ａ−ｆのように順次移動することに
なる。

便宜上、実施例では１相あたりの分割電極数を３個とし
たが、勿論、３分割数に限らないことは云うまでもない
。

以上説明したように、本考案によれば、半導体の基板に
形成される電位の井戸により情報電荷を移送せしめる電
荷転送装置を２相クロツクで駆動することができるため
、従来の３相クロツクで駆動する形式に比べてクロック
回路数を少なくすることができ、経済的に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電荷転送装置の断面図、第２図および第
３図は第１図の時間的推移状態を示す図、第４図は本考
案の一実施例の平面図、第５図は第４図の電気的等価回
路を示す断面図、第６図は第５図の時間的な空乏層の境
界と電荷移動の推移図、第７図は本考案に使用する２相
クロツクの電圧波形図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・絶縁層、６
・・・・・・空乏層境界、７・・・・・・電荷、１０１
，１０２・・・・・・クロック分配線、１０３゜１０４
・・・・・・リード線、１０５，１０６・・・・・・抵
抗材料。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半導体基板上に絶縁層を介して互に離間する複数個の電
   極を配置すると共に、その二つ以上の隣り合った電極ご
   とにグループ化して各グループ内の電極群を電気的抵抗
   材料で結合せしめ、且つ、前記グループごとに２相クロ
   ツク分配線の各線に交互に接続し、前記電極を２相クロ
   ツクで駆動したとき、前記グループ内の電極群と前記半
   導体基板との間の静電容量及び前記電気的抵抗材料の抵
   抗値で定まる前記クロックの時間的遅れを前記グループ
   内の電極群に発生させ、前記半導体基板に生じる電位の
   井戸を移動させることにより、電荷を移動せしめること
   を特徴とした電荷転送装置。