JPS6170877A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPS6170877A JPS6170877A JP59192983A JP19298384A JPS6170877A JP S6170877 A JPS6170877 A JP S6170877A JP 59192983 A JP59192983 A JP 59192983A JP 19298384 A JP19298384 A JP 19298384A JP S6170877 A JPS6170877 A JP S6170877A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- input terminal
- transistor
- voltage
- scan input
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、信号対雑音比を改善させた固体撮像素子に
関するものである。
関するものである。
従来、この種の固体撮像素子としてはＭＯ８方式、ＣＣ
Ｄ方式、ＣＩＤ方式などが提案され実用化されてきた。
Ｄ方式、ＣＩＤ方式などが提案され実用化されてきた。
これらの多くは光検出器としてシリコンのｐｎ接合を用
いている。ＭＯ８方式の場合はｐｎ接合光検出器とＭＯ
Ｓトランジスタおよび走査回路を組合せて第３図のよう
な基本回路構成で製作されている。
いている。ＭＯ８方式の場合はｐｎ接合光検出器とＭＯ
Ｓトランジスタおよび走査回路を組合せて第３図のよう
な基本回路構成で製作されている。
第３図において、１は光検出器、２は垂直ＭＯＳトラン
ジスタ、３は水平ＭＯＳトランジスタ、４は垂直走査回
路、５は水平走査回路、６は垂直走査線、１は垂直信号
線、８は水平信号線、９は出力端子、１０はプリアンプ
である。
ジスタ、３は水平ＭＯＳトランジスタ、４は垂直走査回
路、５は水平走査回路、６は垂直走査線、１は垂直信号
線、８は水平信号線、９は出力端子、１０はプリアンプ
である。
このＸ−Ｙ７ドレス方式によるＭＯ８型固体撮像索子は
回路方式、構造とも非常Ｖｃｌｌ単で既Ｋｌ用化されて
一部市販されている。この方式は一般的には電荷蓄積モ
ードで使用される。以下、動作について説明する。
回路方式、構造とも非常Ｖｃｌｌ単で既Ｋｌ用化されて
一部市販されている。この方式は一般的には電荷蓄積モ
ードで使用される。以下、動作について説明する。
光検出器１は対象を撮像し、その光入力が光検出器１に
入射し【信号電荷蓄積を開始する時点では正電圧にバイ
アスされている。このバイアス電圧は撮像光信号の強度
に応じて降下する。すなわち暗い状態ではバイアス電圧
はそのまま保持され、強い光の照射状態では放電し、は
ｙ零電圧となる。
入射し【信号電荷蓄積を開始する時点では正電圧にバイ
アスされている。このバイアス電圧は撮像光信号の強度
に応じて降下する。すなわち暗い状態ではバイアス電圧
はそのまま保持され、強い光の照射状態では放電し、は
ｙ零電圧となる。
この電荷蓄積時間が終了後垂直走査回路４を動作させ垂
直ＭＯ８トランジスタ２をオンして光検出器１の光信号
電荷を垂直信号線？１Ｃ読出丁。次Ｋ。
直ＭＯ８トランジスタ２をオンして光検出器１の光信号
電荷を垂直信号線？１Ｃ読出丁。次Ｋ。
水平走査回路５を動作させ、水平ＭＯ８トランジスタ３
をオンして垂直信号線Ｔの信号電荷を出力端子９に読出
し、外部のプリアンプ１０に入力する。垂直走査回路４
．水平走査回路５を同時に走査させてそのマトリクス交
点の画素セルが読出されることとなる。
をオンして垂直信号線Ｔの信号電荷を出力端子９に読出
し、外部のプリアンプ１０に入力する。垂直走査回路４
．水平走査回路５を同時に走査させてそのマトリクス交
点の画素セルが読出されることとなる。
従来の回路は前述のような構成であるから、構造的には
極めて簡単で量産性に富むものであるが、雑音が大きい
とい５問題点を有する。これは第３図の従来の回路の場
合、光検出器１への蓄積信号電荷は垂直信号線１に寄生
的に蓄積される電荷に比べてかなり小さく、また、水平
ＭＯ８トランジスタ３の垂直信号線１とのカップリング
によって生ずるクロックノイズが信号に重畳されるから
である。そして、このクロックノイズを除去するために
、外部にクロンク除去回路を設けなければならないとい
う問題点があった。
極めて簡単で量産性に富むものであるが、雑音が大きい
とい５問題点を有する。これは第３図の従来の回路の場
合、光検出器１への蓄積信号電荷は垂直信号線１に寄生
的に蓄積される電荷に比べてかなり小さく、また、水平
ＭＯ８トランジスタ３の垂直信号線１とのカップリング
によって生ずるクロックノイズが信号に重畳されるから
である。そして、このクロックノイズを除去するために
、外部にクロンク除去回路を設けなければならないとい
う問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、光検出電流を増幅する場合に雑音の増加を防ぎ、
実効的に信号／雑音比を向上させた固体撮像素子を得る
ことを目的とする。
ので、光検出電流を増幅する場合に雑音の増加を防ぎ、
実効的に信号／雑音比を向上させた固体撮像素子を得る
ことを目的とする。
この発明による固体撮像素子は、各画素に相当する光検
出器に読出し走査用のＭＯＳトランジスタを介して、増
幅用のバイポーラトランジスタを設けたものである。
出器に読出し走査用のＭＯＳトランジスタを介して、増
幅用のバイポーラトランジスタを設けたものである。
この発明の固体撮像素子は、光検出ダイオードと、ＭＯ
Ｓトランジスタと、バイポーラトランジスタを構成要素
として、前記光検出ダイオードの容量変化を前記ＭＯ８
トランジスタのゲートおよび前記バイポーラトランジス
タのエミッタからの制御信号によって信号電流として読
出しているので、実効的に信号／雑音比を向上させる作
用がある。
Ｓトランジスタと、バイポーラトランジスタを構成要素
として、前記光検出ダイオードの容量変化を前記ＭＯ８
トランジスタのゲートおよび前記バイポーラトランジス
タのエミッタからの制御信号によって信号電流として読
出しているので、実効的に信号／雑音比を向上させる作
用がある。
第１図はこの発明の一実施例の画素の基本セルを示す回
路図であり、第２図は第１図の基本セルを４セル組合せ
た回路図である。
路図であり、第２図は第１図の基本セルを４セル組合せ
た回路図である。
第１図および第２図において、１１．１２．１３゜１４
は光検出器、２１．２２．２３．２４は水平ＭＯ８トラ
ンジスタ、３１，３２，３３．３４はｐｎｐトランジス
タ、４１．４２は垂直走査入力端子、５１．５２は水平
走査入力端子、６１．６２は負荷抵抗体、７１．７２は
信号出力端子を示している。
は光検出器、２１．２２．２３．２４は水平ＭＯ８トラ
ンジスタ、３１，３２，３３．３４はｐｎｐトランジス
タ、４１．４２は垂直走査入力端子、５１．５２は水平
走査入力端子、６１．６２は負荷抵抗体、７１．７２は
信号出力端子を示している。
次に、この発明の一実施例の動作を説明する。
第１図において、光検出器１１はシリコンｐｎ接合であ
り、撮像前には正にバイアスされており、光照射によっ
てこの正バイアス電圧は降下する。
り、撮像前には正にバイアスされており、光照射によっ
てこの正バイアス電圧は降下する。
この電圧降下は放電によって生じ、光照射強度にはぼ比
例する。次にこの電圧を垂直走査入力端子４１、水平走
査入力端子５１に走査電圧を印加することによって読出
す。すなわち、垂直走査入力端子４１くは水平ＭＯ８ト
ランジスタ２１をオンさせる正電圧を、また水平走査入
力端子５１にはｐｎｐトランジスタ３１をオンさせる正
電圧を印加する。例えば、光検出器１１が光照射によっ
て放電した状態であれば零電圧であり、この光検出器１
１の容量には水平ＭＯ８トランジスタ２１のドレイン門
ソース、またｐＩＩＩｐトランジスタ３１のエミッタ
、ベースを通して水平走査入力端子５１から充電電流が
流れる。光検出器１１への充電電流はｐｎｐトランジス
タ３１の実効的ベース電流であるから、このｐｎｐトラ
ンジスタ３１のコレクタには電流増幅されて信号出力端
子７１に、増幅された電圧が発生する。
例する。次にこの電圧を垂直走査入力端子４１、水平走
査入力端子５１に走査電圧を印加することによって読出
す。すなわち、垂直走査入力端子４１くは水平ＭＯ８ト
ランジスタ２１をオンさせる正電圧を、また水平走査入
力端子５１にはｐｎｐトランジスタ３１をオンさせる正
電圧を印加する。例えば、光検出器１１が光照射によっ
て放電した状態であれば零電圧であり、この光検出器１
１の容量には水平ＭＯ８トランジスタ２１のドレイン門
ソース、またｐＩＩＩｐトランジスタ３１のエミッタ
、ベースを通して水平走査入力端子５１から充電電流が
流れる。光検出器１１への充電電流はｐｎｐトランジス
タ３１の実効的ベース電流であるから、このｐｎｐトラ
ンジスタ３１のコレクタには電流増幅されて信号出力端
子７１に、増幅された電圧が発生する。
工
この基本セル組合せて２次元の固体撮像索子を構成する
例を第２図によって説明する。
例を第２図によって説明する。
第２図において、垂直走査入力端子４１．４２は同一列
の水平ＭＯ８トランジスタ２１〜２４のゲートに共通に
接続されている。ｐｎｐトランジスタ３１〜３４のエミ
ッタおよびコレクタは各列について共通に接続されてい
る。垂直走査入力端子４１〜４２には垂直走査回路から
読出し制御信号である走査信号を入力する。水平走査入
力端子５１．５２には水平走査回路から読出し制御信号
である走査信号を入力する。読出したい画素は垂直走査
と水平走査のマトリクス交点にある。そして、ｐｎｐト
ランジスタ３１〜３４のコレクタ端子である各水平列の
負荷抵抗体６１．６２に光信号としての信号電圧が出力
される。このマトリクス交点以外の画素は原理的に信号
出力には現れない。この出力は図面には独立に記述され
ているが、従来方式と同様に水平走査回路で走査するこ
とＫよってサンプリングすることができる。
の水平ＭＯ８トランジスタ２１〜２４のゲートに共通に
接続されている。ｐｎｐトランジスタ３１〜３４のエミ
ッタおよびコレクタは各列について共通に接続されてい
る。垂直走査入力端子４１〜４２には垂直走査回路から
読出し制御信号である走査信号を入力する。水平走査入
力端子５１．５２には水平走査回路から読出し制御信号
である走査信号を入力する。読出したい画素は垂直走査
と水平走査のマトリクス交点にある。そして、ｐｎｐト
ランジスタ３１〜３４のコレクタ端子である各水平列の
負荷抵抗体６１．６２に光信号としての信号電圧が出力
される。このマトリクス交点以外の画素は原理的に信号
出力には現れない。この出力は図面には独立に記述され
ているが、従来方式と同様に水平走査回路で走査するこ
とＫよってサンプリングすることができる。
この実施例では従来のＭＯ８万式方式較して、ＭＯ８方
式類似の読出し方式で回路動作を説明したが、ｐｎダイ
オード、ＭＯＳトランジスタ、ｐｎｐトランジスタによ
るこの発明の固体撮像素子はＣＣＤ万式方式基本的には
適用できる。
式類似の読出し方式で回路動作を説明したが、ｐｎダイ
オード、ＭＯＳトランジスタ、ｐｎｐトランジスタによ
るこの発明の固体撮像素子はＣＣＤ万式方式基本的には
適用できる。
また、ｐｎダイオード゛などの極性を反転することによ
ってｎｐｎトランジスタの組合せが可能になり同様の効
果を奏することは勿論である。
ってｎｐｎトランジスタの組合せが可能になり同様の効
果を奏することは勿論である。
また、ｐｎダイオードによる光検出器について説明した
が、ショットキダイオードなどの光検出器についても同
様に適用できる。
が、ショットキダイオードなどの光検出器についても同
様に適用できる。
−以上説明したように、この発明は光検出ダイオードと
、ＭＯＳトランジスタと、バイポーラトランジスタから
なる固体撮像素子において、前記光検出ダイオードの一
端が前記ＭＯＳトランジスタのドレインまたはソースに
接続され、このＭＯＳトランジスタのソースまたはドレ
インが前記バイポーラトランジスタのベースに接続され
、前記ＭＯ８トランジスタのゲートおよび前記バイポー
ラトランジスタのエミッタに絖出し制御信号が印加され
、前記バイポーラトランジスタのコレクタから光信号を
検出するよう構成されているので、光信号電流を増幅す
ることが可能となり、従って、従来に比べ信号対雑音比
を大きくとることができる利点がある。
、ＭＯＳトランジスタと、バイポーラトランジスタから
なる固体撮像素子において、前記光検出ダイオードの一
端が前記ＭＯＳトランジスタのドレインまたはソースに
接続され、このＭＯＳトランジスタのソースまたはドレ
インが前記バイポーラトランジスタのベースに接続され
、前記ＭＯ８トランジスタのゲートおよび前記バイポー
ラトランジスタのエミッタに絖出し制御信号が印加され
、前記バイポーラトランジスタのコレクタから光信号を
検出するよう構成されているので、光信号電流を増幅す
ることが可能となり、従って、従来に比べ信号対雑音比
を大きくとることができる利点がある。
第１図はこの発明の一実施例である画素の基本セルを示
す回路図、第２図は第１図の基本セルを組合せた回路図
、第３図は従来の固体撮像素子の一例を示す回路図であ
る。 図中、１１〜１４は光検出器、２１〜２４は水平ＭＯ８
トランジスタ、３１〜３４はｐ口ｐトランジスタ、４１
．“４２は垂直走査入力端子、５１゜５２は水平走査入
力端子、６１．６２は負荷抵抗体、７１．７２は信号出
力端子である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 （外２名） 第１図 第２図 第３図 手続補正書く自発） １、事件の表示 特願昭５９−１９２９８３号２、
発明の名称 固体撮像素子 ３、補正をする者 名 称 （６０１）三菱電機株式会社代表者片山仁八
部 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 明細書第４頁１８行の「容量変化」を、「容量電荷変化
」と補正する。。 以 上
す回路図、第２図は第１図の基本セルを組合せた回路図
、第３図は従来の固体撮像素子の一例を示す回路図であ
る。 図中、１１〜１４は光検出器、２１〜２４は水平ＭＯ８
トランジスタ、３１〜３４はｐ口ｐトランジスタ、４１
．“４２は垂直走査入力端子、５１゜５２は水平走査入
力端子、６１．６２は負荷抵抗体、７１．７２は信号出
力端子である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 （外２名） 第１図 第２図 第３図 手続補正書く自発） １、事件の表示 特願昭５９−１９２９８３号２、
発明の名称 固体撮像素子 ３、補正をする者 名 称 （６０１）三菱電機株式会社代表者片山仁八
部 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 明細書第４頁１８行の「容量変化」を、「容量電荷変化
」と補正する。。 以 上
Claims (1)
- 光検出ダイオードと、ＭＯＳトランジスタと、バイポ
ーラトランジスタからなる固体撮像素子において、前記
光検出ダイオードの一端が前記ＭＯＳトランジスタのド
レインまたはソースに接続され、このＭＯＳトランジス
タのソースまたはドレインが前記バイポーラトランジス
タのベースに接続されてなり、前記ＭＯＳトランジスタ
のゲートおよび前記バイポーラトランジスタのエミッタ
に読出し制御信号が印加されて前記バイポーラトランジ
スタのコレクタから光信号を検出することを特徴とする
固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59192983A JPS6170877A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59192983A JPS6170877A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170877A true JPS6170877A (ja) | 1986-04-11 |
Family
ID=16300278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59192983A Pending JPS6170877A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6170877A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008160132A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Magnachip Semiconductor Ltd | フローティングベース読み取り概念を有するｃｍｏｓイメージセンサ |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP59192983A patent/JPS6170877A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008160132A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Magnachip Semiconductor Ltd | フローティングベース読み取り概念を有するｃｍｏｓイメージセンサ |
| US8373781B2 (en) | 2006-12-22 | 2013-02-12 | Intellectual Ventures Ii Llc | Image pixel employing floating base readout concept, and image sensor and image sensor array including the image pixel |
| US8723990B2 (en) | 2006-12-22 | 2014-05-13 | Intellectual Ventures Ii Llc | Image pixel employing floating base readout concept, and image sensor and image sensor array including the image pixel |
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