JPS59172195A - 電荷結合装置 - Google Patents
電荷結合装置Info
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- JPS59172195A JPS59172195A JP4532883A JP4532883A JPS59172195A JP S59172195 A JPS59172195 A JP S59172195A JP 4532883 A JP4532883 A JP 4532883A JP 4532883 A JP4532883 A JP 4532883A JP S59172195 A JPS59172195 A JP S59172195A
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- electrodes
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は電荷結合装置(以下、CCDと略記することも
ある)に関するものであり、更に詳しく ゛は、注入
される転送電荷量のうち直流転送分が、特に調整しなく
ても、常に最適量になるようにした電荷結合装置に関す
るものである。
ある)に関するものであり、更に詳しく ゛は、注入
される転送電荷量のうち直流転送分が、特に調整しなく
ても、常に最適量になるようにした電荷結合装置に関す
るものである。
従来の電荷結合装置においては、転送のために入力部か
ら注入される転送直荷量について、その交流入力信号に
よる転送分のダイナミックレンジを広くとるため、直流
転送分の量を予め調整する必要があるという問題点があ
った。以下、この問題点を図面を用いて説明する。
□第1図(a)は、従来の電荷結合装置の一部を
、そ9− の入力部を中心として示した断面図、同IN (b)は
その内部のポテンシャル井戸の時間的変化を示す説明図
である。第2図は、第1図に示した電荷結合装置の各電
極に印加される駆動パルスの波形図である。第1図(b
)の時刻は第2図に示す時刻と対応している。第1図(
a)は埋め込み型2相駆動方弐〇CDの例を示した断面
図である。
ら注入される転送直荷量について、その交流入力信号に
よる転送分のダイナミックレンジを広くとるため、直流
転送分の量を予め調整する必要があるという問題点があ
った。以下、この問題点を図面を用いて説明する。
□第1図(a)は、従来の電荷結合装置の一部を
、そ9− の入力部を中心として示した断面図、同IN (b)は
その内部のポテンシャル井戸の時間的変化を示す説明図
である。第2図は、第1図に示した電荷結合装置の各電
極に印加される駆動パルスの波形図である。第1図(b
)の時刻は第2図に示す時刻と対応している。第1図(
a)は埋め込み型2相駆動方弐〇CDの例を示した断面
図である。
第1図(a)において、lはP型基板、2はN型埋め込
み層で転送チャンネルを形成する。3はN型拡散層で転
送電荷の供給源となる領域である。4゜5.6.7はそ
れぞれ濃度の低いN型埋め込み層で転送電荷の逆流を防
止するポテンシャル障壁(第1図す参照)を形成するた
めのものである。8,9゜10.11.12はそれぞれ
第1の種類に属する電極、13.14,15.16はそ
れぞれ第2の種類に属する電極、” 7 s 21 e
22 t 23 # 24はそれぞれ入力端子で、第
2図に示す駆動パルス、すなわちサンプリングパルス■
sp1ゲートパルス■m1クロックパルスφl、φ2.
φ1がそれぞれ入力されるものとする。
み層で転送チャンネルを形成する。3はN型拡散層で転
送電荷の供給源となる領域である。4゜5.6.7はそ
れぞれ濃度の低いN型埋め込み層で転送電荷の逆流を防
止するポテンシャル障壁(第1図す参照)を形成するた
めのものである。8,9゜10.11.12はそれぞれ
第1の種類に属する電極、13.14,15.16はそ
れぞれ第2の種類に属する電極、” 7 s 21 e
22 t 23 # 24はそれぞれ入力端子で、第
2図に示す駆動パルス、すなわちサンプリングパルス■
sp1ゲートパルス■m1クロックパルスφl、φ2.
φ1がそれぞれ入力されるものとする。
18は交流の入力信号源、19.20はそれぞれ直流定
電圧源である。
電圧源である。
さて、第1図、第2図を参照する。今、時刻t=t1に
は、サンプリングパルス■spがLOWになり電極13
下のポテンシャル井戸を電荷で満たす(第1図(b)に
おいて、斜線部分が電荷を示す)。時刻t −t2には
、サンプリングパルスv5.はHighになり電荷に対
しドレインとして働き、電極8下のポテンシャル障壁を
越える電荷を引き戻す。時刻t−t3ニハケートパルス
■□、クロックパルスφlがHighになり、電極9,
14下のポテンシャルが下り、電極13下に蓄積されて
いた電荷のうち、電極8,9下の各ポテンシャルの差Δ
Vに比例した電荷が、電極14下に転送される。時刻t
−t4には、クロックパルスφl、φ2が反転し、電極
14下の電荷は電極15下に転送される。
は、サンプリングパルス■spがLOWになり電極13
下のポテンシャル井戸を電荷で満たす(第1図(b)に
おいて、斜線部分が電荷を示す)。時刻t −t2には
、サンプリングパルスv5.はHighになり電荷に対
しドレインとして働き、電極8下のポテンシャル障壁を
越える電荷を引き戻す。時刻t−t3ニハケートパルス
■□、クロックパルスφlがHighになり、電極9,
14下のポテンシャルが下り、電極13下に蓄積されて
いた電荷のうち、電極8,9下の各ポテンシャルの差Δ
Vに比例した電荷が、電極14下に転送される。時刻t
−t4には、クロックパルスφl、φ2が反転し、電極
14下の電荷は電極15下に転送される。
以上で転送電荷入力動作の一サイクルが完了し、時刻t
−t1の状終に戻る。電8i!8には定電圧源19によ
る直流電圧のほか、入力信号源18による信号が印加さ
れるため前述のポテンシャル差ΔVは信号電圧に比例し
たものになり、したがって転送電荷が信号に比例するこ
とになる0 なお、正確に述べると、転送電荷量は、入力信号源18
からの信号電圧による交流転送分と、定電圧源19から
の直流電圧による直流転送分の和となるが、このうち直
流転送分は交流転送分のダイナミックレンジを広くとる
ために、最大転送電荷量QMhxの半分に選定するのが
望ましい。最大転送電荷量QMAXは、第1の種類に属
する電極(例えば6)と第2の種類に間する電極(例え
ば15)の各電極下のポテンシャル差Δ■Xと第2の種
類に属する電極のN極面積Aとの積(Δvx −A )
に比例する。
−t1の状終に戻る。電8i!8には定電圧源19によ
る直流電圧のほか、入力信号源18による信号が印加さ
れるため前述のポテンシャル差ΔVは信号電圧に比例し
たものになり、したがって転送電荷が信号に比例するこ
とになる0 なお、正確に述べると、転送電荷量は、入力信号源18
からの信号電圧による交流転送分と、定電圧源19から
の直流電圧による直流転送分の和となるが、このうち直
流転送分は交流転送分のダイナミックレンジを広くとる
ために、最大転送電荷量QMhxの半分に選定するのが
望ましい。最大転送電荷量QMAXは、第1の種類に属
する電極(例えば6)と第2の種類に間する電極(例え
ば15)の各電極下のポテンシャル差Δ■Xと第2の種
類に属する電極のN極面積Aとの積(Δvx −A )
に比例する。
所でポテンシャル差ΔVxは、埋め込み層2および埋め
込み層4,5,6.7の濃度に依存しておりばらつく。
込み層4,5,6.7の濃度に依存しておりばらつく。
その結果、最大転送電荷量QMAXがばらつくことにな
り、直流転送分をその半分に調整するために、調整が必
要になる。また直流転送分自体は、定電圧源19の直流
電圧値およびゲートパルスVmのピーク値のばらつきで
ばらつくことになる。これら2つの要因から、交流転送
分のグイ5− ナミツクレンジを広くとるためには、直流転送分を各C
CD毎にS1′!整することが必要になる。一般には、
出力信号の高調波歪が最小になるように、厖圧源19か
らの直流電圧jITiを調整している。
り、直流転送分をその半分に調整するために、調整が必
要になる。また直流転送分自体は、定電圧源19の直流
電圧値およびゲートパルスVmのピーク値のばらつきで
ばらつくことになる。これら2つの要因から、交流転送
分のグイ5− ナミツクレンジを広くとるためには、直流転送分を各C
CD毎にS1′!整することが必要になる。一般には、
出力信号の高調波歪が最小になるように、厖圧源19か
らの直流電圧jITiを調整している。
本発明は、かかる煩雑なW4整作業を不要にするために
なされたものであり、従って本発明の目的は、直流転送
分の調整を必要とせず、入力部におけるそのための調整
回路を削除できる電荷結合装置を提供することにある。
なされたものであり、従って本発明の目的は、直流転送
分の調整を必要とせず、入力部におけるそのための調整
回路を削除できる電荷結合装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明においては、CCDの
入力部において、第1の種類に属する第1の電極と第2
の種類に属する第2の電極に等しい直流電圧を印加し、
かつ第2の電極の電極面積を他の部分、つまり入力部以
降に位曾する各電極のll!!極面積のは!1/2にす
ることにより、必然的に直流転送分を最大転送電荷量Q
MAXの1/2にする。これにより、濃度ばらつき、直
流電圧ばらつきの影響を受けることなく、無調整でも直
流転6− 1 送分が最大転送電荷量の百になるCODを提供すること
ができる。
入力部において、第1の種類に属する第1の電極と第2
の種類に属する第2の電極に等しい直流電圧を印加し、
かつ第2の電極の電極面積を他の部分、つまり入力部以
降に位曾する各電極のll!!極面積のは!1/2にす
ることにより、必然的に直流転送分を最大転送電荷量Q
MAXの1/2にする。これにより、濃度ばらつき、直
流電圧ばらつきの影響を受けることなく、無調整でも直
流転6− 1 送分が最大転送電荷量の百になるCODを提供すること
ができる。
次に図を参照して本発明の一実施例を説明する。
第3図(a)は本発明の一実施例を示す縦断面図であり
、第1図におけるのと同一符号のものは同一機能を有す
るものとする。同図中)は入力部動作を説明するための
その内部ポテンシャルの井戸を示す説明図であり、時刻
は第2図に示した時刻と対応する。第3図(a)におい
て、25は電圧源で電極8および13に等しい直流電圧
を印加している。
、第1図におけるのと同一符号のものは同一機能を有す
るものとする。同図中)は入力部動作を説明するための
その内部ポテンシャルの井戸を示す説明図であり、時刻
は第2図に示した時刻と対応する。第3図(a)におい
て、25は電圧源で電極8および13に等しい直流電圧
を印加している。
26はクロックパルスφlの入力端子である。
第2図、第3図を参照して動作を説明する。時亥1t=
t1にはサンプリングパルス■5pがLowになり電極
13下のポテンシャル井戸を電荷で満たす。時刻t=t
2にはサンプリングパルス■spがHi g hになり
、電荷に対しドレインとして働き眠&8下のポテンシャ
ル障壁を越える電荷を引き戻す0時1t=t3にはクロ
ックパルスφ1がHighに、クロックパルスφ2がL
owになり、電極13下の電荷はすべて電極14下のポ
テンシャル井戸へ転送される。時刻t = t4にはク
ロックパルスφ1がLow、クロックパルスφ2がHi
ghとなり、電極14下の電荷はwL電極15下ポテン
シャル井戸に転送され、−サイクルの入力動作が完了す
る。
t1にはサンプリングパルス■5pがLowになり電極
13下のポテンシャル井戸を電荷で満たす。時刻t=t
2にはサンプリングパルス■spがHi g hになり
、電荷に対しドレインとして働き眠&8下のポテンシャ
ル障壁を越える電荷を引き戻す0時1t=t3にはクロ
ックパルスφ1がHighに、クロックパルスφ2がL
owになり、電極13下の電荷はすべて電極14下のポ
テンシャル井戸へ転送される。時刻t = t4にはク
ロックパルスφ1がLow、クロックパルスφ2がHi
ghとなり、電極14下の電荷はwL電極15下ポテン
シャル井戸に転送され、−サイクルの入力動作が完了す
る。
最大転送電荷量QMAXは、従来例と同様に第1の椋傾
に属する電極(8,9,10,11,12)と第2の種
類に属する電極(13,14,15,16)の各電極下
のポテンシャルの差ΔVxと第2の種類に属する電極の
電極面積Aとの積ΔVX−Aで与えられる。時1t=t
zにおいて電極13の下のポテンシャル井戸に計量され
た電荷量QBは、電極13の電極面積をBとするとΔ■
x−Bと表わせる。
に属する電極(8,9,10,11,12)と第2の種
類に属する電極(13,14,15,16)の各電極下
のポテンシャルの差ΔVxと第2の種類に属する電極の
電極面積Aとの積ΔVX−Aで与えられる。時1t=t
zにおいて電極13の下のポテンシャル井戸に計量され
た電荷量QBは、電極13の電極面積をBとするとΔ■
x−Bと表わせる。
なぜなら、電極8と電極13には同一の直流電圧が印加
されているため、該直流璽1圧が如何に変動しようと、
両電極下の各ポテンシャルの差ΔVxは相対的に変化せ
ず、常に一定だからである。ここで第4図に示すように
、t8ii13の電極面積を、後に続く電極14,15
.16等の各電極面積の1/2に選定すれば、時It−
t2において電極13下のポテンシャル井戸に計量され
た電荷量Qnは最大転送電荷量QMAXの1/2になる
。つまりB −1/2Aより QB−ΔVx・1A= 1QMAXとなる・2 なお、第4図は、第3図に示した本発明の一実施例にお
ける各電極の面積関係を示すための平面図である。同図
において、前述したとおり、第2の種類に属する電極1
3の面積が、以降に位置する第2の種類に属した電極1
4,15.16等の各電極面積のは!1に選定されてい
ることが認められるであろう。
されているため、該直流璽1圧が如何に変動しようと、
両電極下の各ポテンシャルの差ΔVxは相対的に変化せ
ず、常に一定だからである。ここで第4図に示すように
、t8ii13の電極面積を、後に続く電極14,15
.16等の各電極面積の1/2に選定すれば、時It−
t2において電極13下のポテンシャル井戸に計量され
た電荷量Qnは最大転送電荷量QMAXの1/2になる
。つまりB −1/2Aより QB−ΔVx・1A= 1QMAXとなる・2 なお、第4図は、第3図に示した本発明の一実施例にお
ける各電極の面積関係を示すための平面図である。同図
において、前述したとおり、第2の種類に属する電極1
3の面積が、以降に位置する第2の種類に属した電極1
4,15.16等の各電極面積のは!1に選定されてい
ることが認められるであろう。
本発明による電荷結合装置は、以上述べたようなデバイ
ス構造をとり、電極8と電極13に同一の直流電圧を印
加して両電極下の各ポテンシャルの差を相対的に常に一
定にすることにより、注入される直流転送電荷jt Q
nは、埋め込み層2および埋め込み層4,5,6.7の
濃度のばらつきや、電圧源25の電圧値のばらつきにま
ったく依存せずに常に1/2QMAXとなり、交流転送
分による最大のダイナミックレンジを得ることができる
。QB9− = 1QMAXの関係は電圧源25の電圧値や、ΔVx
に依存しないので、温度特性を有しないことも明白であ
る。
ス構造をとり、電極8と電極13に同一の直流電圧を印
加して両電極下の各ポテンシャルの差を相対的に常に一
定にすることにより、注入される直流転送電荷jt Q
nは、埋め込み層2および埋め込み層4,5,6.7の
濃度のばらつきや、電圧源25の電圧値のばらつきにま
ったく依存せずに常に1/2QMAXとなり、交流転送
分による最大のダイナミックレンジを得ることができる
。QB9− = 1QMAXの関係は電圧源25の電圧値や、ΔVx
に依存しないので、温度特性を有しないことも明白であ
る。
以上は、説明の容易さから電極下のポテンシャル井戸の
形状を長方形(断面図において)と仮定しているが1実
際は該形状は長方形ではなく、高次関数で表わせる形状
であるので、電極面積比を確には成立しない。Qn =
” QMAXを満たす電極面積比は、電極の形状にも
依存するので最終的には試作評価により決定することに
なる。
形状を長方形(断面図において)と仮定しているが1実
際は該形状は長方形ではなく、高次関数で表わせる形状
であるので、電極面積比を確には成立しない。Qn =
” QMAXを満たす電極面積比は、電極の形状にも
依存するので最終的には試作評価により決定することに
なる。
本発明によれば、入力信号のダイナミックレンジを最大
にとった電荷結合装置を、調整という煩雑な作業を要す
ることなしに、常に女定的に提供できるという利点があ
る。
にとった電荷結合装置を、調整という煩雑な作業を要す
ることなしに、常に女定的に提供できるという利点があ
る。
第1図(a)は、従来の電荷結合装置の一例をその入力
部を中心として示した縦断面図、同図(b)はその内部
ポテンシャルの井戸を示す説明図、第2図は第1図に示
した載荷結合装置の各電極に印加される駆動パルスの波
形図、第3図(a)は本発明の一実施例を示す縦断面図
、同図(b)はその内部ポテンシャルの井戸を示す説明
図、第4図は本発明の一実施例における各電極の面積関
係を示すための平面図、である。 符号説明 4.5,6.7・・・・・・埋め込み層、8,9,10
.12・・・・・・第1の種類の1極、13,14,1
5.16・・・°°°第2の種類の電極、18・・・・
・・入力信号源、25・・・・・・電圧源 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 11− 拵 1 図 (b) 第2図 第 4 図 剪3図 (a) (I))
部を中心として示した縦断面図、同図(b)はその内部
ポテンシャルの井戸を示す説明図、第2図は第1図に示
した載荷結合装置の各電極に印加される駆動パルスの波
形図、第3図(a)は本発明の一実施例を示す縦断面図
、同図(b)はその内部ポテンシャルの井戸を示す説明
図、第4図は本発明の一実施例における各電極の面積関
係を示すための平面図、である。 符号説明 4.5,6.7・・・・・・埋め込み層、8,9,10
.12・・・・・・第1の種類の1極、13,14,1
5.16・・・°°°第2の種類の電極、18・・・・
・・入力信号源、25・・・・・・電圧源 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 11− 拵 1 図 (b) 第2図 第 4 図 剪3図 (a) (I))
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)導伝型を具にする一部領域を転送電荷供給源として
有する半導体基板と、該半導体基板と絶縁された状態で
結合され、前記一部領域(以下、電荷供給領域という)
に隣接した位置から一つおきに配列された第1の種類に
属する複数の電極と、第1の種類に属する該電極と電極
の間に配列された第2の種類に属する複数の電極とを有
し、サンプリングパルスを供給される前記電荷供給領域
と、該領域に隣接した位置にある前記第1の種類5属し
た第1の電極と、該第1の電極に隣接した位置にある前
−配薬2の種類に属した第2の!極と、を入力部とし、
該入力部により注入された転送電荷を、前記第2の電極
に以下順次隣接する各電極にクロックパルスを入力する
ことにより転送するようにした電荷結合装置において\ 前記第1の電極と第2の−、極に等しい直流定肛 1− 圧を印加すると共に、該#11の電極と#!2の電極の
間に交流入力信号源を接続し、かつ前記第2のamの1
極面積と、それ以降に位置する各電極の電極面積との比
を所定の値に定めたことを特徴とする電荷結合装置0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4532883A JPS59172195A (ja) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | 電荷結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4532883A JPS59172195A (ja) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | 電荷結合装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59172195A true JPS59172195A (ja) | 1984-09-28 |
Family
ID=12716241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4532883A Pending JPS59172195A (ja) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | 電荷結合装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59172195A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6233399A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-13 | Hitachi Ltd | Ccd遅延線 |
-
1983
- 1983-03-19 JP JP4532883A patent/JPS59172195A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6233399A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-13 | Hitachi Ltd | Ccd遅延線 |
JPH0519800B2 (ja) * | 1985-08-05 | 1993-03-17 | Hitachi Ltd |
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