JPS6160086A - 電荷入力装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電荷入力装置に係シ、特に光起電力型光検知素
子に接続して用いられる電荷入力装置の過剰入力を防止
する構成に関する。

〔従来の技術〕

従来の化合物半導体等から成る光起電力検知素子に接続
して用いられる電荷入力装置を含む信号処理装置の概略
平面図を第４図に示す。入力部は、検知素子（図示せず
）を接続する入力ダイオード（ＩＤ）１．入力電流を制
御する入力ケート（ＩＧ）２゜電流を積分する蓄積ゲー
）　（ＳＧ）３　、及び信号処理部（ＣＣＺ））　５へ
の電荷転送を制御する移送ゲート（ＴＧ）４を含む。こ
の従来の信号処理装置の入力部では、通常人、カゲート
（ＩＧ）２は一部バイアスに保たれて動作する。従って
、従来構成では入力ゲートは常にＯＮ状態であるため、
過剰な光入射があると、蓄積部（Ｓに）で電荷が溢れ、
いわゆるプルｌフグが発生し、撮像特性が著しく阻害さ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来の上述の欠点である過剰な光入射があって
、過剰な電荷入力があると、電荷が蓄積部で溢れ、隣接
する入力装置の蓄積部に流入する結果、プルーミングが
生じてしまうという問題を解決する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、従来共通接続され、直流バイアスで用いられ
ていた入力ゲートを個々に分離してパイ　−アスできる
ようにし、蓄積ゲートの状態を検出して、過剰入力に対
しては入力ゲートを自動的にオフ状態とする様にしたも
のである。そのため、本発明においては、入力ダイオー
ドＣＩＤ’）を人カゲー１−（ＩＧ）、蓄積ゲート（，
５Ｇ）ｅ移送ゲート（ＴＧ）　　を含む電荷入力装置に
おいて、該移送ゲー１−　（ＴＧ）に隣接した蓄積ゲー
）　（５Ｇ）の一部にフローティング拡散層（ＦＤ）を
設け、かつ該フローティング拡散層の周囲を電位障壁（
ＢＡ）　　で囲み、該フローティング拡散層（ＦＤ）を
前記入力ゲート（ＩＤ）に接続する。第２図に本発明の
概念図を示し、入力ダイオード１に検出電荷が入力し、
入力ゲート２を介して蓄積ゲート６に一定時間蓄積し、
移送ゲー”　　　、４ｔ＊Ｉ、Ｃｃｃｎ５＜ｚヵｆ　；
Ｅｘ　ｔ　！　／’＝　カ＊　ｔ　ｉｓ　ｙｒ−されて
いる。移送ゲート４に隣接した蓄積ゲート５の一部には
フローティング拡散層６とその周囲を取囲む電位障壁７
が形成されている。そして、７０−ティング拡散層６と
入力ゲート２を接続線（ＬＩ）８で接続する。その構成
によυ本発明によれば、７０−ティング拡散層（ＦＤ）
で蓄積ゲートの電荷蓄積状態を検出し、一定以上の電荷
蓄積状態になると接続１ｋ（ＬＩ）を介して入力ゲート
（ＩＧ）をオフ状態にする帰還型入力装置が構成される
。

〔実施例〕

第１図−に本発明の一実施例の平面構成図を示しておシ
、入力ダイオード（ＩＤ）１．入力ゲート（７Ｇ）２　
、蓄積ゲー）（Ｓに）３．移送ゲート（ＩＧ）４　。

信号処理部（ＣＣＤ）５は第４図の従来例と同様である
。一方、蓄積ゲー）　（ＳＧ）の一部にフローティング
拡散層（ＦＺ））６が移送ゲート（ＴＧ）に隣接して設
けられ、周囲はバリヤ（Ｂ、４）７で囲まれている。

α−α′線素子表面及びｂ−ｂ’　線素子表面の移送ゲ
ートＴＧが開いた状態のポテンシャルを示し、のン〜（
Ｆ′）は移送ゲートが閉じた状態のα−α′線及びｂ−
ｂ’　線素子表面のポテンシャルを示す。第２図に第１
図（至）のα−α′線断面に相当するデバイス構成図を
示して訃シ、基板はＰ−５ｉであシ、各部の符号は第１
図Ａと統一している。図示のごとく、バリヤ（Ｂ、４）
７は高濃度外形拡散層（ＦＺ））６　　の周囲に形成で
れた低濃度ｐ形波散層によって構成される。

以下、本実施例の電荷入力装置の動作について第１図（
３）〜（υのポテンシャル図で説明する。なお、半導体
表面のポテンシャルは、Ｐ−ｓ龜で１２００，２　位の
５ｉＯｚを介してゲートを設けたとき、略ゲート電圧×
０．８　　が半導体表面のポテンシャルになるのでその
ように示す。

■　移送ゲートＴＧがＯＮのとき（第１図（至）、Ｃ）
）ＴＧが０Ｎ（１０Ｖ）となると、ＯＮ状態（９Ｖ）に
保たれ、電荷（電子）を蓄積している蓄積ゲー）　ＳＧ
下から図りのようにＣＣＤ側へ電荷は移送される。一方
、ＦＤ（フローティング拡散層）の周囲は、しきい値が
８ｒとなる様に制御されているので、図ω）に示すよう
にＦＤはＴＧに相当するバイアス（ＴＧの電圧１０Ｆ−
Ｌきい値８Ｖ＝２Ｖ）に充電される（ＦＤ下半埠体表面
のポテンシャルでは２ｒＸ０．８　＝　１．６Ｆ　）。

■　移送ゲー）　ＴＧが□ＦＦ（ＯＦ）となるとき、（
図Ｄ−Ｆ） 入力ゲートＩＧ下のしきい値電圧を１Ｖとしておくと、
ＩＧはＦＤ　（１，６Ｆ）と接続するから、（１，６Ｆ
−１ｖ）のＯＮ状態となり、図り、Ｈノように、検知素
子に接続された入力ダイオードＩＤから光量に比例する
電流（矢印）が入力され、５０部に蓄積される。通常の
状態では、この■、■の動作が繰返し行われるわけで、
従来構造第４図の場合においてＩＧのしきい値を１Ｖと
し、１．６Ｖを印加した場合と同じである。

■　過剰な光電流が入射し、ＳＧ下に急激に電荷が蓄積
され、ＳＧ下のバリヤＢＡ　（ＳＧが９Ｖ、シきい値が
８ｒであるから９−８ｒのバイアス相当になシ、ポテン
シャル図でいえは０．８Ｖ程度となる）を越してＦＤ下
に図（Ｆ）の様に電荷が注入され、ＦＤの電位は低下（
零ポテンシャルに近づく）シてい＠、ＳＧ下のバリヤＢ
ＡまでＦＤの電位が低下すると、ＦＤの電位はバリヤＥ
Ａの電位と同じく略０．８　Ｖとなる。ＩＧはＦＤ　Ｉ
ｃ接続されておυ、ＦＤが通常■、■における１、６Ｖ
から０．８ｒに変化すると、ＩＧも１．６Ｋから０．８
　Ｖに食化し、ＩＯのしきい値１Ｖ以下になるから入力
ゲー￥ＩＧはＯＦＦになシ、入力電流は遮断される。図
（ト）の矢印は、この様子を模式％式％ 〔発明の効呆〕 本発明によれば、上述のごとく過剰な光電流が入力し、
蓄積電極下に急激に電荷が蓄積されたとき、自動的に入
力１ｒｊＬ流を遮断することができ、蓄積ゲート部での
電荷の溢れが防止されることからプルーミングを抑制で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（至）は本発明の電荷入力装置の一実施例の平面
図、第１図（至）〜（ｎは第１図（至）の電荷入力装置
の動作中の表面電位の模式図、 〜。 □；　　　第２図は本発明の電荷入力装置の一実施例の
断面図、 第３図は本発明を説明するための模式図、第４図は従来
の電荷入力装置の構成図。 ２・・・入力ゲー）　（／Ｇ） ３・・・蓄積ゲート（ＳＧ） ４・・・移送ゲ、−ト＜ｒｃ） ５・・・信号処理部（ＣＣＤ） ６・・・７０−ティング拡散層（ＦＤ）７・・・バリヤ
（ＢＡ） ８・・・接続線（Ｌｌ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　検知素子に接続する入力ダイオード、該入力ダイオー
   ドからの入力電荷の流れを制御する入力ゲート、該入力
   電荷を蓄積する蓄積ゲート、及び信号処理部への電荷転
   送を制御する移送ゲートを含む電荷入力装置において、
   前記移送ゲートに隣接した蓄積ゲート領域の一部にフロ
   ーティング拡散層を設け、かつ該拡散層の周囲は前記蓄
   積ゲート下に設けられた電位障壁で囲まれ、該拡散層は
   前記入力ゲートに接続されていることを特徴とする電荷
   入力装置。