JPS60154565A - 電荷転送装置の信号電荷検出回路 - Google Patents
電荷転送装置の信号電荷検出回路Info
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- JPS60154565A JPS60154565A JP59010455A JP1045584A JPS60154565A JP S60154565 A JPS60154565 A JP S60154565A JP 59010455 A JP59010455 A JP 59010455A JP 1045584 A JP1045584 A JP 1045584A JP S60154565 A JPS60154565 A JP S60154565A
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- Japan
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- transfer device
- charge
- circuit
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- Pending
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 23
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 16
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/762—Charge transfer devices
- H01L29/765—Charge-coupled devices
- H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/76816—Output structures
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】
（技術分野）
本発明はフローティング・ディフュージョン部の電位変
化を検出する電荷転送装置の信号電荷検出回路に関する
。
化を検出する電荷転送装置の信号電荷検出回路に関する
。
（従来技術）
最近Ｃ０Ｄ（チャージ・カップルド・デバイス）素子な
どを用いた電荷転送装置の利用が活発である。例えば半
導体撮像装置などでは既に旧来の電子撮像管の利用分野
を大きく侵食しつつある。しかしながら、電荷転送装置
の信号電荷量はきわめて微小であるので、この検出回路
機能の良否が電荷転送装置を用いた重子装置の特性を大
きく左右する０ 第１図は従来の電荷転送装置における信号電荷検出回路
の接続囲路図で、フローティング−ディフュージョン部
の電位変化はソースΦフォロワー回路で検出される。こ
こで一点鎖線で囲んだ部分は電荷転送装置の基板の一部
を示し、Ｐ点はフローティング・ディフュージョン部か
ら流入する電荷Ｑの注入点、Ｄｉはディツー−ジョン部
属下の基板内に形成されるダイオード成分を示し、また
Ｍｌは検出回路のリセット・トランジスタとして機能す
るディブレ、シ、ンＷ’に界効果トランジスタ、ＶＲＤ
はリセット・ドレイン電圧、φＲはリセット信号をそれ
ぞれ示している。なおＡＧはソース・フォロワー回路の
バイアス電流制御端子である。
どを用いた電荷転送装置の利用が活発である。例えば半
導体撮像装置などでは既に旧来の電子撮像管の利用分野
を大きく侵食しつつある。しかしながら、電荷転送装置
の信号電荷量はきわめて微小であるので、この検出回路
機能の良否が電荷転送装置を用いた重子装置の特性を大
きく左右する０ 第１図は従来の電荷転送装置における信号電荷検出回路
の接続囲路図で、フローティング−ディフュージョン部
の電位変化はソースΦフォロワー回路で検出される。こ
こで一点鎖線で囲んだ部分は電荷転送装置の基板の一部
を示し、Ｐ点はフローティング・ディフュージョン部か
ら流入する電荷Ｑの注入点、Ｄｉはディツー−ジョン部
属下の基板内に形成されるダイオード成分を示し、また
Ｍｌは検出回路のリセット・トランジスタとして機能す
るディブレ、シ、ンＷ’に界効果トランジスタ、ＶＲＤ
はリセット・ドレイン電圧、φＲはリセット信号をそれ
ぞれ示している。なおＡＧはソース・フォロワー回路の
バイアス電流制御端子である。
第１図に示す従来の信号電荷検出回路の検出信号電圧Ｖ
ｏｔｒｔ は、Ｐ点に注入する電荷量をＱｌ トランジ
スタＱ、およびＱ、からなる初段のソース・フォロワー
回路の利得をＧ１．トランジスタＱ４およびＱ、からな
る次段のソース・フォロワー回路の利得をＧ、とすると
、次式（１）で表わすことができる。
ｏｔｒｔ は、Ｐ点に注入する電荷量をＱｌ トランジ
スタＱ、およびＱ、からなる初段のソース・フォロワー
回路の利得をＧ１．トランジスタＱ４およびＱ、からな
る次段のソース・フォロワー回路の利得をＧ、とすると
、次式（１）で表わすことができる。
ただし、 ＣＢ はトランジスタＭ、のゲート・ソース
間容量、 ＣＤ およびＣｓはそれぞれトランジスタＭ
、のゲート−ドレイン間容量およびゲート。
間容量、 ＣＤ およびＣｓはそれぞれトランジスタＭ
、のゲート−ドレイン間容量およびゲート。
ソース間容量、 ＣｐｊはダイオードＤｉの接合容量で
ある。
ある。
通常利得Ｇ、およびＧ、は０．９程度と低いので。
検出感度はこれら容量ＣＢ 、 ５□ｏおよびＣｒｊに
太きく依存し、容量の小さい検出回路はど高感度である
。これら容量値の問題は、トランジスタ素子構造の改良
によって直接的に解決することもできるが、製造技術上
細心の注意が必要でＳ！ｌ）、Ｍ造歩溜シも低下させる
ので好ましくない。
太きく依存し、容量の小さい検出回路はど高感度である
。これら容量値の問題は、トランジスタ素子構造の改良
によって直接的に解決することもできるが、製造技術上
細心の注意が必要でＳ！ｌ）、Ｍ造歩溜シも低下させる
ので好ましくない。
（発明の目的）
本発明の目的は、上記の情況に鑑み、フローティングー
ティフエージ、ン部にゲートを接続する初段ソース・フ
ォロワー回路の電界効果トランジスタのゲート・ドレイ
ン間容量を実効的に減少させ、きわめて高感度の検出能
力を備え得るようにし九電荷転送装置の信号電荷検出回
路を提供することである。
ティフエージ、ン部にゲートを接続する初段ソース・フ
ォロワー回路の電界効果トランジスタのゲート・ドレイ
ン間容量を実効的に減少させ、きわめて高感度の検出能
力を備え得るようにし九電荷転送装置の信号電荷検出回
路を提供することである。
（発明の構成）
本発明電荷転送装置の信号電荷検出回路は、フローティ
ング・ディツー−ジョン部の電位変化をソース・フォロ
ワー回路で検出する電荷転送装＠ １の信号電荷検出回
路において、前記フローティング・ディフエージョン部
にゲートを接続するソース−フォロワー回路の電界効果
トランジスタのドレインと電源端子間に、前記ソース・
フォロワー回路の出力電位でゲート制御されるディブレ
、ジョン型電界効果トランジスタを挿入することを含ん
で構成される。
ング・ディツー−ジョン部の電位変化をソース・フォロ
ワー回路で検出する電荷転送装＠ １の信号電荷検出回
路において、前記フローティング・ディフエージョン部
にゲートを接続するソース−フォロワー回路の電界効果
トランジスタのドレインと電源端子間に、前記ソース・
フォロワー回路の出力電位でゲート制御されるディブレ
、ジョン型電界効果トランジスタを挿入することを含ん
で構成される。
（発明の効果）
本発明によれば、検出感度を低下せしめるよう作用する
結合容量の一つを、実効的大きさで約２チに減少せしめ
ることができるので、この結合容量の充電電荷量は大幅
に減少し、検出感度を顕著に改善し得るのみならず、検
出速度は迅速化され信号の時間的変化に遅れなく応動す
ることができる。
結合容量の一つを、実効的大きさで約２チに減少せしめ
ることができるので、この結合容量の充電電荷量は大幅
に減少し、検出感度を顕著に改善し得るのみならず、検
出速度は迅速化され信号の時間的変化に遅れなく応動す
ることができる。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
（実施例の説明）
第２図は本発明の一実施例を示す接続回路図である。本
実施例回路は、第１図に示した従来回路における初段ソ
ース・フォロワー回路の電界効果トランジスタＭ、のド
レインと電源端子ＣＤ間に、ディブレ、ジョン型電界効
果トランジスタＭｏが新らたに挿入される。上記トラン
ジスタＭ１１のゲート端子は、初段ソース・フォロワー
回路の出力側に接続され、この出力電位でオン抵抗の制
御を受ける。従って本実施例回路では、第１図と共通す
るものには全て同一゛符号が付されている。
実施例回路は、第１図に示した従来回路における初段ソ
ース・フォロワー回路の電界効果トランジスタＭ、のド
レインと電源端子ＣＤ間に、ディブレ、ジョン型電界効
果トランジスタＭｏが新らたに挿入される。上記トラン
ジスタＭ１１のゲート端子は、初段ソース・フォロワー
回路の出力側に接続され、この出力電位でオン抵抗の制
御を受ける。従って本実施例回路では、第１図と共通す
るものには全て同一゛符号が付されている。
第１図の従来回路と同様に電荷ＱがＰ点に注入すると、
注入点Ｐの電位ｖ１には△ｖ１の変動が生ずる。この電
位■、の変動分Δｖ１は、初段ソース・フォロワー回路
の出力点Ｅの電位■、にΔΔ■８の変動を与える。この
変動分Δ■、は、初段ソース・フォロワー回路の利得を
Ｇ、 としたときＱ、 ｘΔｖ８に相当する量である。
注入点Ｐの電位ｖ１には△ｖ１の変動が生ずる。この電
位■、の変動分Δｖ１は、初段ソース・フォロワー回路
の出力点Ｅの電位■、にΔΔ■８の変動を与える。この
変動分Δ■、は、初段ソース・フォロワー回路の利得を
Ｇ、 としたときＱ、 ｘΔｖ８に相当する量である。
従ってこの回路点Ｅにゲートを接続されたディブレ、ジ
ョン型電界効果トランジスタＭ０は、電位■、の変動に
よジオン抵抗を変化し、そのソースにつながる電界効果
トランジスタＭ、のドレイン電位Ｖ、にΔＶ、の変動を
生ずるよう作用する。すなわち。
ョン型電界効果トランジスタＭ０は、電位■、の変動に
よジオン抵抗を変化し、そのソースにつながる電界効果
トランジスタＭ、のドレイン電位Ｖ、にΔＶ、の変動を
生ずるよう作用する。すなわち。
電荷注入点Ｐの電位変動分Δ■、は、ディブレ。
ジョン型電界効果トランジスタＭ０を介して、ノース・
フォロワー回路の初段電界効果トランジスタＭ８のドレ
イン電位■、を制御し、これにΔＶ。
フォロワー回路の初段電界効果トランジスタＭ８のドレ
イン電位■、を制御し、これにΔＶ。
の酊１位変動を与えることができる。これは電源電位Ｖ
ｏで常に固定されている従来回路では起シ得ないことで
ある。
ｏで常に固定されている従来回路では起シ得ないことで
ある。
ここで、電位■、の変動による電位■、の変動割合をｑ
。とおくと、電位■、の変動分△■、は電位■、の変動
分△■１ との間に。
。とおくと、電位■、の変動分△■、は電位■、の変動
分△■１ との間に。
ΔＶ、 ＝Ｇ、 ｘＧ０ｘΔ■、 ・・・・・・・・・
（匂で関係づけられる。
（匂で関係づけられる。
従って、トランジスタＭ、のゲート・ドレイン間容量Ｄ
Ｄに充電される電荷量ＱＣＤの変動分は。
Ｄに充電される電荷量ＱＣＤの変動分は。
ＱＣＤ ＝ ＣＤ （ΔＶ、 −△Ｖ、 ）＝ＣＤ（△
Ｖ、−Ｇ１ｘＧ、 Ｘ△Ｖ＋）＝ Ｃｎ ｘ△Ｖ、 ｘ
（］ −Ｇ、 ｘＧｏ） ・・・・・・（３）となシ
、従来回路の場合の（１−Ｇ、 Ｘ Ｇｏ ）倍となる
。通常ｑ１およびＧｏは約０．９であるので＊ （１−
ＧＩ ＸＧＯ）＜＜１の関係にあシ１例えばＧ、 ＝０
０＝０．９とすれば５本発明回路による容量ＣＤの充電
、電荷ｔＱＣＤは、従来回路の０．１９倍に減少せしめ
ることが可能となる。
Ｖ、−Ｇ１ｘＧ、 Ｘ△Ｖ＋）＝ Ｃｎ ｘ△Ｖ、 ｘ
（］ −Ｇ、 ｘＧｏ） ・・・・・・（３）となシ
、従来回路の場合の（１−Ｇ、 Ｘ Ｇｏ ）倍となる
。通常ｑ１およびＧｏは約０．９であるので＊ （１−
ＧＩ ＸＧＯ）＜＜１の関係にあシ１例えばＧ、 ＝０
０＝０．９とすれば５本発明回路による容量ＣＤの充電
、電荷ｔＱＣＤは、従来回路の０．１９倍に減少せしめ
ることが可能となる。
従って、不発明信号電荷検出回路の検出信号電圧Ｖ’ｏ
Ｕｔは。
Ｕｔは。
Ｑ。
０１ ｘＧ、 ・・・・・・・・・（４）と表わすこと
ができ、トランジスタＭ、のゲートｅドレイン間容ｉＣ
Ｄが実効的な大きさで約２０チに減少せしめられたもの
となる。これによシ、ソース・フォロワー回路の結合容
１ｉＪＣｎ に対する充電電荷量も約２０チに減少せし
めることができるので信号電荷Ｑの検出感度は著しく高
められる。
ができ、トランジスタＭ、のゲートｅドレイン間容ｉＣ
Ｄが実効的な大きさで約２０チに減少せしめられたもの
となる。これによシ、ソース・フォロワー回路の結合容
１ｉＪＣｎ に対する充電電荷量も約２０チに減少せし
めることができるので信号電荷Ｑの検出感度は著しく高
められる。
以上詳細に説明したように、本発明によれば。
ノース・フォロワー回路の初段電界効果トランジスタの
ゲート・ドレイン間容豫を実効的に減少せしめ、充電電
荷量を著しく減少せしめ得るので。
ゲート・ドレイン間容豫を実効的に減少せしめ、充電電
荷量を著しく減少せしめ得るので。
電源電位で常に充電電荷量を固定していた従来回路に比
べ、信号電荷の検出感度をきわめて顕著に改善す６′−
とが１き６・Ｉ検出−速度１迅速化さ １れ、信号の時
間変化への遅れが小さい。
べ、信号電荷の検出感度をきわめて顕著に改善す６′−
とが１き６・Ｉ検出−速度１迅速化さ １れ、信号の時
間変化への遅れが小さい。
第１図は従来の電荷転送装置における信号電荷検出回路
の接続回路図、第２図は本発明の一実施例を示す接続回
路図である。 Ｍｌ、Ｍｏ・・・・・・ディブレ、ジョン型電界効果ト
ランジスタ、Ｍ、、Ｍ、、Ｍ、、Ｍ、・・・・・・エン
ハンスメント型電界効果トランジスタ、Ｑ・旧・・注入
される信号電荷、Ｐ・・・・・・信号電荷注入点、■１
・・・・・・信号電荷による入力電圧、■、・・・・・
・トランジスタＭ、のドレイン電圧、Ｅ・・・・・・回
路点、■、・・・・・・回路点Ｅの出力重圧、 Ｖｏｎ
ｔ、 Ｖ’ｏｔｒｔ・・・・・・検出信号電圧、 ＣＢ
・・川・リセット俸トランジスタＭ１のゲート・ソース
間容量、 ＣＤ およびＣｓ ・・・・・・ノース・フ
ォロワー回路のトランジスタＭ、のゲート・ドレイン閘
容量およびゲート・ソース間容量、Ｄｉ・・・・・・ダ
イオード、Ｃｒｊ・・・・・・ダイオードＤｉの接合容
量。 ｙｒ−Ｊ１図 箔Ｚ図
の接続回路図、第２図は本発明の一実施例を示す接続回
路図である。 Ｍｌ、Ｍｏ・・・・・・ディブレ、ジョン型電界効果ト
ランジスタ、Ｍ、、Ｍ、、Ｍ、、Ｍ、・・・・・・エン
ハンスメント型電界効果トランジスタ、Ｑ・旧・・注入
される信号電荷、Ｐ・・・・・・信号電荷注入点、■１
・・・・・・信号電荷による入力電圧、■、・・・・・
・トランジスタＭ、のドレイン電圧、Ｅ・・・・・・回
路点、■、・・・・・・回路点Ｅの出力重圧、 Ｖｏｎ
ｔ、 Ｖ’ｏｔｒｔ・・・・・・検出信号電圧、 ＣＢ
・・川・リセット俸トランジスタＭ１のゲート・ソース
間容量、 ＣＤ およびＣｓ ・・・・・・ノース・フ
ォロワー回路のトランジスタＭ、のゲート・ドレイン閘
容量およびゲート・ソース間容量、Ｄｉ・・・・・・ダ
イオード、Ｃｒｊ・・・・・・ダイオードＤｉの接合容
量。 ｙｒ−Ｊ１図 箔Ｚ図
Claims (1)
- フローディング・ディフュージョン部の電位変化をソー
ス・フォロワー回路で検出する電荷転送装置の信号電荷
検出回路において、前記フローティング・ディツー−ジ
ョン部にゲートを接続するソース・フォロワー回路の電
界効果トランジスタのドレインと電源端子間に、前記ン
ースψフォロワー回路の出力電位でゲート制御されるデ
ィプレッジ、ン型電界効果トランジスタを挿入すること
を特徴とする電荷転送装置の信号電荷検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010455A JPS60154565A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 電荷転送装置の信号電荷検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010455A JPS60154565A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 電荷転送装置の信号電荷検出回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154565A true JPS60154565A (ja) | 1985-08-14 |
Family
ID=11750614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59010455A Pending JPS60154565A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 電荷転送装置の信号電荷検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154565A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5650643A (en) * | 1994-03-30 | 1997-07-22 | Nec Corporation | Device for receiving light used in CCD image sensor or the like |
-
1984
- 1984-01-23 JP JP59010455A patent/JPS60154565A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5650643A (en) * | 1994-03-30 | 1997-07-22 | Nec Corporation | Device for receiving light used in CCD image sensor or the like |
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