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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