JPS62230052A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
- Publication number
- JPS62230052A JPS62230052A JP61073457A JP7345786A JPS62230052A JP S62230052 A JPS62230052 A JP S62230052A JP 61073457 A JP61073457 A JP 61073457A JP 7345786 A JP7345786 A JP 7345786A JP S62230052 A JPS62230052 A JP S62230052A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- floating diffusion
- diffusion region
- charge transfer
- reset
- transfer device
- 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.)
- Granted
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 60
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
- G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
- G11C19/285—Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C27/00—Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
- G11C27/04—Shift registers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は電荷転送装置に係り、特に出力回路を改良した
電荷転送装置に１Ｉ１１Ｊる。
電荷転送装置に１Ｉ１１Ｊる。
（従来の技術）
近年、テレビ、ビデオディスクプレーｔ−（ＶＤＰ）、
ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）などの民生用および放
送用のビデオ機器に、広帯域特性および瀝延特性が共に
優れている等の理由により、電荷転送素子（ＣＴＤ）を
使用した電荷転送装置が用いられてきている。特に最近
の民生用ビデオテープレコーダにおいては、高画質化お
よび広帯域化が進められており、電荷転送素子を使用し
た電荷転送装置が広く用いられるようになってきた。
ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）などの民生用および放
送用のビデオ機器に、広帯域特性および瀝延特性が共に
優れている等の理由により、電荷転送素子（ＣＴＤ）を
使用した電荷転送装置が用いられてきている。特に最近
の民生用ビデオテープレコーダにおいては、高画質化お
よび広帯域化が進められており、電荷転送素子を使用し
た電荷転送装置が広く用いられるようになってきた。
出力回路に７［Ｉ−ティング拡散領域（Ｆ Ｄ ）方式
を用い、電荷転送素子により転送された信号電荷を電圧
信号に変換して出力信号として検出する方式を有する従
来の電荷転送装置を第６図を用いて説明する。電荷転送
装置の転送部は転送電極１゜２、・・・、５が配列され
ている電荷転送素子からなっている。この転送部の最終
段の転送電極５に隣接して、フローティング拡散領域２
１が設けられ、さらにゲー１へ電極２２を介して不純物
領域２３が設【ノられている。この不純物領域２３はリ
セット電圧ｖ（１（Ｊを有するリセット電１２４に接続
されている。またフローティング拡散領ｔｉｉｉ２１は
検出回路１６に接続されている。この検出回路１６はド
ライブ・トランジスタ１３、電源１４および定電流源１
５からなるソース・ホロワ回路で構成されている。
を用い、電荷転送素子により転送された信号電荷を電圧
信号に変換して出力信号として検出する方式を有する従
来の電荷転送装置を第６図を用いて説明する。電荷転送
装置の転送部は転送電極１゜２、・・・、５が配列され
ている電荷転送素子からなっている。この転送部の最終
段の転送電極５に隣接して、フローティング拡散領域２
１が設けられ、さらにゲー１へ電極２２を介して不純物
領域２３が設【ノられている。この不純物領域２３はリ
セット電圧ｖ（１（Ｊを有するリセット電１２４に接続
されている。またフローティング拡散領ｔｉｉｉ２１は
検出回路１６に接続されている。この検出回路１６はド
ライブ・トランジスタ１３、電源１４および定電流源１
５からなるソース・ホロワ回路で構成されている。
次に第６図に示された電荷転送装置のボテンシ！ｌル・
プロファイルを示す第７図を用いて動作を説明する。
プロファイルを示す第７図を用いて動作を説明する。
いま電荷リセット・モードにおいて、転送電極１．２に
印加される転送パルスφ１および転送電極５に印加され
る転送パルスφ３は低レベルであり、転送電極３．４に
印加ざる転送パルスφ２およびゲート電極２２に印加さ
れるリセット・パル ゛スφ２は高レベルである。この
ため第６図（ａ＞に示されるように、転送部を転送され
てきた信号１ｉ傭０８は転送電極４下に蓄積されると共
に、フローティング拡散領域２１はリセット電圧■ｇ。
印加される転送パルスφ１および転送電極５に印加され
る転送パルスφ３は低レベルであり、転送電極３．４に
印加ざる転送パルスφ２およびゲート電極２２に印加さ
れるリセット・パル ゛スφ２は高レベルである。この
ため第６図（ａ＞に示されるように、転送部を転送され
てきた信号１ｉ傭０８は転送電極４下に蓄積されると共
に、フローティング拡散領域２１はリセット電圧■ｇ。
にリセットされる。
次いで電荷検出モードになると、転送パルスφ 、φ３
は高レベルになり、転送パルスφ２およびリセット・パ
ルスφ２は低レベルになるため、第６図（ｂ）に示され
るように、転送電極４下に蓄積された信号型′ｆｆＪＱ
８はフローディング拡散領域２１に転送される。この信
号電荷Ｑ により、フローティング拡散領域２１は電位
変化ΔＶを生しる。この電位変化ΔＶは、 ΔＶ＝Ｑ −Ｃ８ となる。ここ′ｒ−ｃｏは電荷転送素子の出力容量であ
る。そして、このフローティング拡散領域２１の電位変
化ΔＶを、検出回路１６によって出力信号として検出す
る。
は高レベルになり、転送パルスφ２およびリセット・パ
ルスφ２は低レベルになるため、第６図（ｂ）に示され
るように、転送電極４下に蓄積された信号型′ｆｆＪＱ
８はフローディング拡散領域２１に転送される。この信
号電荷Ｑ により、フローティング拡散領域２１は電位
変化ΔＶを生しる。この電位変化ΔＶは、 ΔＶ＝Ｑ −Ｃ８ となる。ここ′ｒ−ｃｏは電荷転送素子の出力容量であ
る。そして、このフローティング拡散領域２１の電位変
化ΔＶを、検出回路１６によって出力信号として検出す
る。
ところで携帯用ビデオテープレコーダ等では回路系の電
源が例えば５ｖと低電圧化してきているため、電荷転送
装置に対しても低電圧化の要求が強くなっている。また
他方電荷転送装置の出力信号を受けるビデオ・アンプ初
段にとっては、検出回路１６のソースホロワがリニアリ
ティの良好な状態で動作することが求められる。
源が例えば５ｖと低電圧化してきているため、電荷転送
装置に対しても低電圧化の要求が強くなっている。また
他方電荷転送装置の出力信号を受けるビデオ・アンプ初
段にとっては、検出回路１６のソースホロワがリニアリ
ティの良好な状態で動作することが求められる。
いまりヒツト電圧を■ｇ。、検出回路１６の電源１４の
電源電圧をＶ ドライブ・トランジスタＤＤゝ １３のしきい電圧をｖｔｈと１゛ると、検出回路１６の
ソースホロワがリニアリティを保持するためにはドライ
ブ・トランジスタ１３が飽和領域で動作することが必要
であり、そのためには、７ｇ９−ｖｔｈ＜■ＤＤ なる１９．１係が満たされなければならない。
電源電圧をＶ ドライブ・トランジスタＤＤゝ １３のしきい電圧をｖｔｈと１゛ると、検出回路１６の
ソースホロワがリニアリティを保持するためにはドライ
ブ・トランジスタ１３が飽和領域で動作することが必要
であり、そのためには、７ｇ９−ｖｔｈ＜■ＤＤ なる１９．１係が満たされなければならない。
ここで電源の低電圧化の要求により電源電圧ｖＤＤが低
下すると、リセット電圧Ｖ（Ｊｕｌ＋を低くするか、ド
ライブ・トランジスタ１３のしきい電圧■ｔｈを変更し
なければならない。しかしながらリセット電圧■ｇ。が
低下すると電荷転送素子の出力ダイジミックレンジは狭
くなる。そこでリセット電圧Ｖｇｇを背圧回路により昇
圧して、ダイナミックレンジを広くする。しかしそうす
ると今度は検出回路１６のソースホロワのリニアリティ
が悪化する。
下すると、リセット電圧Ｖ（Ｊｕｌ＋を低くするか、ド
ライブ・トランジスタ１３のしきい電圧■ｔｈを変更し
なければならない。しかしながらリセット電圧■ｇ。が
低下すると電荷転送素子の出力ダイジミックレンジは狭
くなる。そこでリセット電圧Ｖｇｇを背圧回路により昇
圧して、ダイナミックレンジを広くする。しかしそうす
ると今度は検出回路１６のソースホロワのリニアリティ
が悪化する。
（発明が解決しようとする問題点）
このように従来の電荷転送装置においては、電源電圧の
低電圧化にともない、電荷転送素子の出力ダイナミック
・レンジが狭くなるか、あるいはまた、出力信号を検出
する検出回路のリニアリティが悪化するという問題があ
った。
低電圧化にともない、電荷転送素子の出力ダイナミック
・レンジが狭くなるか、あるいはまた、出力信号を検出
する検出回路のリニアリティが悪化するという問題があ
った。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
電源電圧が低電圧化された場合においても、出力ダナミ
ツク・レンジを充分に広くとることができると共に良好
なリニアリティを有する出力信号を得ることができる電
荷転送装置を提供することを目的とする。
電源電圧が低電圧化された場合においても、出力ダナミ
ツク・レンジを充分に広くとることができると共に良好
なリニアリティを有する出力信号を得ることができる電
荷転送装置を提供することを目的とする。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明による電荷転送装置は、転送部の最終段に隣接し
て形成され転送部により転送されてきた信ｊ３電荷を蓄
積する第１のフローティング拡散領域と、この第１のフ
ローティング拡散領域に容量を介して接続された第２の
フローティング拡散領゛域と、第１および第２のフロー
ティング拡散領域にそれぞれ第１および第２の制御スイ
ッチを介して接続された第１および第２のリセット電源
とを備え、第１のフローティング拡散領域に蓄積された
信号電荷により生じる第２のフローティング拡散領域の
電位変動を出力信号として検出するようにしたものであ
る。
て形成され転送部により転送されてきた信ｊ３電荷を蓄
積する第１のフローティング拡散領域と、この第１のフ
ローティング拡散領域に容量を介して接続された第２の
フローティング拡散領゛域と、第１および第２のフロー
ティング拡散領域にそれぞれ第１および第２の制御スイ
ッチを介して接続された第１および第２のリセット電源
とを備え、第１のフローティング拡散領域に蓄積された
信号電荷により生じる第２のフローティング拡散領域の
電位変動を出力信号として検出するようにしたものであ
る。
（作 用）
本発明によれば以上のように電荷転送装置を構成したの
で、第１のフローティング拡散領域と第２のフローティ
ング拡散領域をそれぞれ最適な電圧にリセットすること
ができる。
で、第１のフローティング拡散領域と第２のフローティ
ング拡散領域をそれぞれ最適な電圧にリセットすること
ができる。
（実施例）
本発明の第１の実施例による電荷転送装置の回路を第１
図に示す。電荷転送装置の転送部は半導体基板上に形成
された例えばｎチャンネル型電荷転送素子からなり、こ
の電荷転送素子には転送電極１，２．・・・、５が配列
されている。
図に示す。電荷転送装置の転送部は半導体基板上に形成
された例えばｎチャンネル型電荷転送素子からなり、こ
の電荷転送素子には転送電極１，２．・・・、５が配列
されている。
転送部の最終段である転送電極５に隣接して、ｎ型フロ
ーティング拡散領域６，７が設けられている。これらの
フローティング拡散領域６，７は容量Ｃ１を介して互い
に接続されている。フローティング拡散領域６は、リセ
ット・パルスφ８によって駆動される制御スイッチ８を
介してリセット電源９に接続され、フローティング拡散
領域７は、リセット・パルスφｂによってｒＡ！１１さ
れる制御スイッチ１０を介してリセット電源１１に接続
されている。これらのリセット電源９．１１はそれぞれ
リセット電圧■ 、■ を有している。
ーティング拡散領域６，７が設けられている。これらの
フローティング拡散領域６，７は容量Ｃ１を介して互い
に接続されている。フローティング拡散領域６は、リセ
ット・パルスφ８によって駆動される制御スイッチ８を
介してリセット電源９に接続され、フローティング拡散
領域７は、リセット・パルスφｂによってｒＡ！１１さ
れる制御スイッチ１０を介してリセット電源１１に接続
されている。これらのリセット電源９．１１はそれぞれ
リセット電圧■ 、■ を有している。
ＱＱＩ ｇｇ２
そしてこれらフローティング拡散領域６．７、容ＩＣ１
、制御スイッチ８，１０およびリセット電源９．１１は
電荷転送装置の出力回路１２を構成している。
、制御スイッチ８，１０およびリセット電源９．１１は
電荷転送装置の出力回路１２を構成している。
出力回路１２のフローティング拡散領域７はドライブ・
トランジスタ１３のゲートに接続されている。このドラ
イブ・トランジスタ１３のドレインは、電圧■ＤＯを有
する電源１４に接続され、またソースは、定電流源１５
を介して接地されている。さらにドライブ・トランジス
タ１３のソースは出力端子■ に接続されている。そ
してこれＵＴ らドライブ・トランジスタ１３、電源１４および定′ａ
Ｎ流源１５かうなるソースホロワは、電荷転送装δの検
出回路１６を構成している。
トランジスタ１３のゲートに接続されている。このドラ
イブ・トランジスタ１３のドレインは、電圧■ＤＯを有
する電源１４に接続され、またソースは、定電流源１５
を介して接地されている。さらにドライブ・トランジス
タ１３のソースは出力端子■ に接続されている。そ
してこれＵＴ らドライブ・トランジスタ１３、電源１４および定′ａ
Ｎ流源１５かうなるソースホロワは、電荷転送装δの検
出回路１６を構成している。
次に第２図を用いて動作を説明する。
電荷転送装置の転送部において、転送電極１゜２、・・
・、４に転送パルスφ 、φ が印加されろことにより
、信号電荷が順次転送されてくる。
・、４に転送パルスφ 、φ が印加されろことにより
、信号電荷が順次転送されてくる。
いま、電荷リセット・モードにおいて、転送電゛極１．
２に印加される転送パルスφ１は低レベルとなり、転送
電極３．４に印加される転送パルスφ２は高レベルとな
ることにより、第２図（ａ）に丞すように転送されてき
た信号電荷Ｑ、は転送−電極４下に蓄積される。このと
き転送部の最終段の転送電極５に印加される転送パルス
φ３は低レベルとｔｌす、転送部とフローティング拡散
領域６とを遮断している。また同時にリセット・パルス
φ８．φ、がそれぞれ制御スイッチ８．１０を駆動する
ことにより、フローティング拡散領域６゜、■ にリ
セ ７はそれぞれリセット電圧ｖｇｇ１ｇｇ２ツトされてい
る。すなわちフローティング拡散領域６，７のそれぞれ
の電位Ｖ、Ｖ２は、ｖ１＝Ｖｇｇ１ ｖ２＝■ｇｇ２ となる。
２に印加される転送パルスφ１は低レベルとなり、転送
電極３．４に印加される転送パルスφ２は高レベルとな
ることにより、第２図（ａ）に丞すように転送されてき
た信号電荷Ｑ、は転送−電極４下に蓄積される。このと
き転送部の最終段の転送電極５に印加される転送パルス
φ３は低レベルとｔｌす、転送部とフローティング拡散
領域６とを遮断している。また同時にリセット・パルス
φ８．φ、がそれぞれ制御スイッチ８．１０を駆動する
ことにより、フローティング拡散領域６゜、■ にリ
セ ７はそれぞれリセット電圧ｖｇｇ１ｇｇ２ツトされてい
る。すなわちフローティング拡散領域６，７のそれぞれ
の電位Ｖ、Ｖ２は、ｖ１＝Ｖｇｇ１ ｖ２＝■ｇｇ２ となる。
次いで電荷検出モードになると、リセット・パルスφ
、φ がそれぞれ作動して、フローティａ、 ｂ ング拡散領域６．７をそれぞれリセット電源９゜１１か
ら遮断する。そして転送電極５に印加される転送パルス
φ３は高レベルとなり、第２図（ｂ）に示すように転送
電極４下に蓄積された信号電荷Ｑ はフ［１−ティング
拡散領域６に転送される。
、φ がそれぞれ作動して、フローティａ、 ｂ ング拡散領域６．７をそれぞれリセット電源９゜１１か
ら遮断する。そして転送電極５に印加される転送パルス
φ３は高レベルとなり、第２図（ｂ）に示すように転送
電極４下に蓄積された信号電荷Ｑ はフ［１−ティング
拡散領域６に転送される。
この転送された信号電荷により、フローティング拡散領
域６は電位変化Δｖ１を生じる。すなわち、フローティ
ング拡散領域６の電位ｖ１はＶ ＝Ｖ ＋Δ■１ １ ｇｇｌ となる。ただし Δ■１くＯ である。
域６は電位変化Δｖ１を生じる。すなわち、フローティ
ング拡散領域６の電位ｖ１はＶ ＝Ｖ ＋Δ■１ １ ｇｇｌ となる。ただし Δ■１くＯ である。
このフローティング拡散領域６における電位変化Δ■
は、容量Ｃ１を介して、フローティング拡散領１ｉ１ｉ
７の電位変化Δｖ２を生じる。この電位変化ΔＶ２は
、 Δ■２＝α・Δｖ１ となる。ただし、係数αは容量Ｃ１およびフローティン
グ拡散領［７に生じる奇生容量によって決まるものであ
る。こうして、フローティング拡散領域７の電位■２は
、 Ｖ ＝Ｖ ＋Δ■２ ２ （［１２ ＝■ ＋α・ΔＶ１ （ＪＱ２ となる。
は、容量Ｃ１を介して、フローティング拡散領１ｉ１ｉ
７の電位変化Δｖ２を生じる。この電位変化ΔＶ２は
、 Δ■２＝α・Δｖ１ となる。ただし、係数αは容量Ｃ１およびフローティン
グ拡散領［７に生じる奇生容量によって決まるものであ
る。こうして、フローティング拡散領域７の電位■２は
、 Ｖ ＝Ｖ ＋Δ■２ ２ （［１２ ＝■ ＋α・ΔＶ１ （ＪＱ２ となる。
ここで、電位■ＱＱ２がドライブ・トランジスター３、
電源１４および定電流源１５よりなるソースホロワの最
適な動作点に設定されることによって、ソースホロワの
リニアリティの良い状態において検出回路１６はフロー
ティング拡散領域７の電位変化Δ■２ （＝α・Δｖ１
）を出力信号として検出する。
電源１４および定電流源１５よりなるソースホロワの最
適な動作点に設定されることによって、ソースホロワの
リニアリティの良い状態において検出回路１６はフロー
ティング拡散領域７の電位変化Δ■２ （＝α・Δｖ１
）を出力信号として検出する。
このように本実施例によれば、２つの７０−チイング拡
散領域６．７を設けることにより、フローティング拡散
領域６のダイナミックレンジが充分に広くなるようにフ
ローティング拡散領域６のリセット電圧ＶＩＪ！１１１
を昇圧して設定し、また他方、検出回路１６のソースホ
ロワがリニアリティの良好な最適動作点で動作するよう
にフローティング拡散領域７のリセット電圧■ｇｇ２を
設定することができる。このため、電荷転送装置の電源
電圧が低電圧化される場合、２つのリセット電圧ｖ００
１’ｖ（Ｊ！１１２が ■ 〉■ Ｑ！１１１ ９Ｑ２ なる関係において、それぞれ適切な値に設定されること
により、）Ｏ−ティング拡散領域６の充分に広いダイナ
ミック・レンジを得ると共に、検出回路１６のソースホ
ロワの良好なリニアリティも得ることができる。また電
荷転送装２のｆ２源電圧が特には低電圧化されない場合
、２つのリセット電圧ｖ 、■ は １１１１１１１ ＱＱ２ ｖｇｇｌ ＝ ■すｇ２ となるように設定きれればよい。
散領域６．７を設けることにより、フローティング拡散
領域６のダイナミックレンジが充分に広くなるようにフ
ローティング拡散領域６のリセット電圧ＶＩＪ！１１１
を昇圧して設定し、また他方、検出回路１６のソースホ
ロワがリニアリティの良好な最適動作点で動作するよう
にフローティング拡散領域７のリセット電圧■ｇｇ２を
設定することができる。このため、電荷転送装置の電源
電圧が低電圧化される場合、２つのリセット電圧ｖ００
１’ｖ（Ｊ！１１２が ■ 〉■ Ｑ！１１１ ９Ｑ２ なる関係において、それぞれ適切な値に設定されること
により、）Ｏ−ティング拡散領域６の充分に広いダイナ
ミック・レンジを得ると共に、検出回路１６のソースホ
ロワの良好なリニアリティも得ることができる。また電
荷転送装２のｆ２源電圧が特には低電圧化されない場合
、２つのリセット電圧ｖ 、■ は １１１１１１１ ＱＱ２ ｖｇｇｌ ＝ ■すｇ２ となるように設定きれればよい。
次に本発明の第２の実施例による電荷転送装置を第３図
に示す。本実施例は−Ｆ記第１の実施例におＣノるｉ、
ＩＩ ’ｍスイッチ８．１０として、それぞれフローテ
ィング拡散領Ｍ６，７とゲートを介して接続する不純物
領域から構成されるＭＯＳ （Ｍｅｔａｌ□ｘｉｄｅ
Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ） トランジスタを用い
たちのである。
に示す。本実施例は−Ｆ記第１の実施例におＣノるｉ、
ＩＩ ’ｍスイッチ８．１０として、それぞれフローテ
ィング拡散領Ｍ６，７とゲートを介して接続する不純物
領域から構成されるＭＯＳ （Ｍｅｔａｌ□ｘｉｄｅ
Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ） トランジスタを用い
たちのである。
ｎブヤンネル型電荷転送素子からなる転送部には、転送
電極１，２．・・・、５が配列されている。
電極１，２．・・・、５が配列されている。
この転送部の最終段の転送電極５に隣接して、ｎ型フ【
」−ティング拡散領域６．７が設けられている。これら
のフローティング拡散領域６，７は容ｆｉｌ Ｃ１を介
して互いに接続されると共に、それぞれ寄生容ｆｆ１ｃ
、ｃ３を有している。またフローティング拡散領域６．
７に隣接しそれぞれゲート電極１７．１８を介して設け
られたｎ型不純物領域１９，２０は、それぞれリセット
電！ＩＰｉ９，１１に接続されている。これらのリセッ
ト電源９゜１１はそれぞれリセット電圧Ｖ 、■
を有ｇｇ１ （＋（１２ している。またさらに〕〕Ｏ−ティング拡散領域は検出
回路１６に接続されている。
」−ティング拡散領域６．７が設けられている。これら
のフローティング拡散領域６，７は容ｆｉｌ Ｃ１を介
して互いに接続されると共に、それぞれ寄生容ｆｆ１ｃ
、ｃ３を有している。またフローティング拡散領域６．
７に隣接しそれぞれゲート電極１７．１８を介して設け
られたｎ型不純物領域１９，２０は、それぞれリセット
電！ＩＰｉ９，１１に接続されている。これらのリセッ
ト電源９゜１１はそれぞれリセット電圧Ｖ 、■
を有ｇｇ１ （＋（１２ している。またさらに〕〕Ｏ−ティング拡散領域は検出
回路１６に接続されている。
次に動作を第４図および第５図を用いて説明する。第４
図は第３図に示された電荷転送装置のボテンシャル・プ
ロファイルを示す図であり、また第５図は転送パルスφ
、φ およびリセット・パルスφ 、φｂのパルス・
タイミングを示す図である。信月電伺は、電荷転送素子
に配列された転送部［ｉｌ、２．・・・、４に第５図に
示されるような転送パルスφ 、φ２が印加されること
により、転送部を順次転送されてくる。
図は第３図に示された電荷転送装置のボテンシャル・プ
ロファイルを示す図であり、また第５図は転送パルスφ
、φ およびリセット・パルスφ 、φｂのパルス・
タイミングを示す図である。信月電伺は、電荷転送素子
に配列された転送部［ｉｌ、２．・・・、４に第５図に
示されるような転送パルスφ 、φ２が印加されること
により、転送部を順次転送されてくる。
いま電荷リセット・モードにおいて、第５図に示される
パルス・タイミングにおいて、ゲート電４ｆｆ１１７．
１８にそれぞれ印加されるリセッ１〜・パルスφ 、φ
、は共に高レベル（電圧Ｖ。０）であす、また転送電極
１．２に印加される転送パルスφ１は低レベル（電圧Ｏ
）、転送電極３．４に印加される転送パルスφ は畠レ
ベル（電圧■８．）である。このためフローティング拡
散領域６．７は、第１図（ａ）に示されるように、それ
ぞれリセット電源９，１１に接続されているｎ型不純物
領域１９．２０と導通状態となり、それぞれリセット電
圧■（ＪＯＩ ” ＱＱ２にリセットされる。また転送
されできた信号用ＡＱ、は、第４図（ａ）に示されるよ
うに、転送電極４の下に蓄積されている。この信号電荷
Ｑ、とフローティング拡散領域６とは、転送部の最終段
の転送電極５に低レベルの転送パルスφ３が印加される
ことにより、遮断されている。
パルス・タイミングにおいて、ゲート電４ｆｆ１１７．
１８にそれぞれ印加されるリセッ１〜・パルスφ 、φ
、は共に高レベル（電圧Ｖ。０）であす、また転送電極
１．２に印加される転送パルスφ１は低レベル（電圧Ｏ
）、転送電極３．４に印加される転送パルスφ は畠レ
ベル（電圧■８．）である。このためフローティング拡
散領域６．７は、第１図（ａ）に示されるように、それ
ぞれリセット電源９，１１に接続されているｎ型不純物
領域１９．２０と導通状態となり、それぞれリセット電
圧■（ＪＯＩ ” ＱＱ２にリセットされる。また転送
されできた信号用ＡＱ、は、第４図（ａ）に示されるよ
うに、転送電極４の下に蓄積されている。この信号電荷
Ｑ、とフローティング拡散領域６とは、転送部の最終段
の転送電極５に低レベルの転送パルスφ３が印加される
ことにより、遮断されている。
次いで電荷検出モードになると、第４図に示されるパル
ス・タイミングにおいて、リセット・パルスφ 、φ、
は共に低レベル（電圧０）になり、また転送パルスφ１
はへレベル（電圧■。０）に、転送パルスφ２は低レベ
ル（電圧Ｏ）になる、このためフローティング拡散領域
６，７は、第４図（ｂ）に示されるように、それぞれｎ
型不純物領域１９．２０と遮断されて、フローティング
状態となる。またこのとき転送電極４下に蓄積された信
号Ｔｉ荷Ｑ、は、転送電極５に高レベルの転送パルスφ
３が印加されることにより、第４図（ｂ）に示されるよ
うに、フローティング拡散領域６に転送される。この転
送された信号電荷ＱＳにより電位変化Δｖ１が生じで、
フローティング拡散領１４６の電位■１は Ｖｌ−Ｖｇ、１ から Ｖ ＝Ｖ 十Δ■１ に変化する。ただし Δｖ１くＯ である。
ス・タイミングにおいて、リセット・パルスφ 、φ、
は共に低レベル（電圧０）になり、また転送パルスφ１
はへレベル（電圧■。０）に、転送パルスφ２は低レベ
ル（電圧Ｏ）になる、このためフローティング拡散領域
６，７は、第４図（ｂ）に示されるように、それぞれｎ
型不純物領域１９．２０と遮断されて、フローティング
状態となる。またこのとき転送電極４下に蓄積された信
号Ｔｉ荷Ｑ、は、転送電極５に高レベルの転送パルスφ
３が印加されることにより、第４図（ｂ）に示されるよ
うに、フローティング拡散領域６に転送される。この転
送された信号電荷ＱＳにより電位変化Δｖ１が生じで、
フローティング拡散領１４６の電位■１は Ｖｌ−Ｖｇ、１ から Ｖ ＝Ｖ 十Δ■１ に変化する。ただし Δｖ１くＯ である。
このフローティング拡ｒｌｌ領域６の電位変化ΔＶ は
、８龜；Ｃ１および寄生？ｉＪ量Ｃ３によって〕［１−
ティング拡散領ｔｄ７に電位変化ΔＶ２を生しる。この
電位変化ΔＶ２は となる。こうしてフローティング拡散領域７の電位■２
は ｖ２＝■ｇｇ２ から ■ ＝Ｖ ＋ΔＶ ２ ｇｇ２ ２ に変化する。そして、この７０−テイング拡散領Δ■１
）を、検出回路１６によって、出力信号として検出する
。
、８龜；Ｃ１および寄生？ｉＪ量Ｃ３によって〕［１−
ティング拡散領ｔｄ７に電位変化ΔＶ２を生しる。この
電位変化ΔＶ２は となる。こうしてフローティング拡散領域７の電位■２
は ｖ２＝■ｇｇ２ から ■ ＝Ｖ ＋ΔＶ ２ ｇｇ２ ２ に変化する。そして、この７０−テイング拡散領Δ■１
）を、検出回路１６によって、出力信号として検出する
。
またこの出力方式による電荷転送装置のゲインＧ１は、
入力端子変化分をΔｖｉ、フローう゛イング拡散領域７
の出力電圧変化をΔｖ２、電荷転送装置の入力容量をＣ
６とすると、 ｎ Ｃ１＋Ｃ３ΔＶｉ Ｃｉｎ となる。この式から明らかなように、結合容量Ｃを大き
くし、寄生容量Ｃ３を小さくすることにより、ゲインＧ
１の値は、従来方式の電荷転送装置のゲインＧ２すなわ
ち に近い値にすることが可能である。
入力端子変化分をΔｖｉ、フローう゛イング拡散領域７
の出力電圧変化をΔｖ２、電荷転送装置の入力容量をＣ
６とすると、 ｎ Ｃ１＋Ｃ３ΔＶｉ Ｃｉｎ となる。この式から明らかなように、結合容量Ｃを大き
くし、寄生容量Ｃ３を小さくすることにより、ゲインＧ
１の値は、従来方式の電荷転送装置のゲインＧ２すなわ
ち に近い値にすることが可能である。
このように本実施例によれば、従来の電荷転送装置の出
力回路に、１つのトランジスタと１つの容量とを新たに
付加するだけで、電源電圧の低電圧化においても、フロ
ーティング拡散領域６の充分に広いダイナミック・レン
ジと共に、検出回路１６のソースホロワの良好なリニア
リティも得ることができる。 ” なお上記第２の実施例において、フローティング拡散領
域６．７にそれぞれ隣接してゲート電極１７．１８およ
びｎ型不純物領域１９．２０が設けられているが、フロ
ーティング拡散領［６，７に隣接しない位品にそれぞれ
ＭＯＳトランジスタを設け、制御スイッチの役割を果し
てもよい。
力回路に、１つのトランジスタと１つの容量とを新たに
付加するだけで、電源電圧の低電圧化においても、フロ
ーティング拡散領域６の充分に広いダイナミック・レン
ジと共に、検出回路１６のソースホロワの良好なリニア
リティも得ることができる。 ” なお上記第２の実施例において、フローティング拡散領
域６．７にそれぞれ隣接してゲート電極１７．１８およ
びｎ型不純物領域１９．２０が設けられているが、フロ
ーティング拡散領［６，７に隣接しない位品にそれぞれ
ＭＯＳトランジスタを設け、制御スイッチの役割を果し
てもよい。
また上記第２の実施例において、リセット・パルスφ
、φｂは互いに同一のパルスとしているが、必ずしも同
一である必要はない。
、φｂは互いに同一のパルスとしているが、必ずしも同
一である必要はない。
さらにまた上記第１および第２の実施例において、ｎチ
ャンネル型電荷転送素子を用いたが、ｎチャンネル型電
荷転送素子を用いてもよい。その場合、フローティング
拡散領域６．７の不純物導電型をｐ型にし、電位極性を
逆にする。
ャンネル型電荷転送素子を用いたが、ｎチャンネル型電
荷転送素子を用いてもよい。その場合、フローティング
拡散領域６．７の不純物導電型をｐ型にし、電位極性を
逆にする。
以上の通り、本発明によれば電荷転送装置の電源電圧が
低電圧化された場合においても、出力ダイナミック・レ
ンジを充分に広くとることができると共に、出力信号の
検出回路を良好なリニアリティにおいて動作させること
ができる。
低電圧化された場合においても、出力ダイナミック・レ
ンジを充分に広くとることができると共に、出力信号の
検出回路を良好なリニアリティにおいて動作させること
ができる。
第１図は本発明の第１の実施例による電荷転送装置を示
す回路図、第２図は同電荷転送装置を説明するためのポ
テンシャル・プロファイルを示す図、第３図は本発明の
第２の実施例による電荷転送装置を示１回路図、第４図
は同電荷転送装置を説明するためのポテンシャル・プロ
ファイルを示す図、第５図は同電荷転送装置を説明する
ためのパルス・タイミングを示すタイムチャート、第６
図は従来の電荷転送装置を示す回路図、第７図は従来の
電荷転送装置を説明するためのポテンシャル・プロファ
イルを示す図である。 １．２．・・・、５・・・転送電極、６，７．２１・・
・フローティング拡散領域、８，１０・・・制御スイッ
チ、９．１１．２４・・・リセット電源、１２・・・出
力回路、１３・・・ドライブ・トランジスタ、１４・・
・電源、１５・・・定電流源、１６・・・検出回路、１
７．１８゜２２− ケ−トａｔ極、１９．２０．２３・
・・不純物領域、φ 、φ、 、φ 、φ 、φｂ・・
・パルス、１ ２ ３ ａ ｃｌ、ｃ 、ｃ 、ｃ ・・・容量、ｖ 、
ｖ２ ３ ０ ００１
ＬＪｇ２ ・Ｖ ・・・リセット電圧、ＶＤＤ・
・・電源電圧、Ｑ、・・・信ｇ 号電荷。 出願人代理人 佐 藤 −雄 躬２図 躬５図
す回路図、第２図は同電荷転送装置を説明するためのポ
テンシャル・プロファイルを示す図、第３図は本発明の
第２の実施例による電荷転送装置を示１回路図、第４図
は同電荷転送装置を説明するためのポテンシャル・プロ
ファイルを示す図、第５図は同電荷転送装置を説明する
ためのパルス・タイミングを示すタイムチャート、第６
図は従来の電荷転送装置を示す回路図、第７図は従来の
電荷転送装置を説明するためのポテンシャル・プロファ
イルを示す図である。 １．２．・・・、５・・・転送電極、６，７．２１・・
・フローティング拡散領域、８，１０・・・制御スイッ
チ、９．１１．２４・・・リセット電源、１２・・・出
力回路、１３・・・ドライブ・トランジスタ、１４・・
・電源、１５・・・定電流源、１６・・・検出回路、１
７．１８゜２２− ケ−トａｔ極、１９．２０．２３・
・・不純物領域、φ 、φ、 、φ 、φ 、φｂ・・
・パルス、１ ２ ３ ａ ｃｌ、ｃ 、ｃ 、ｃ ・・・容量、ｖ 、
ｖ２ ３ ０ ００１
ＬＪｇ２ ・Ｖ ・・・リセット電圧、ＶＤＤ・
・・電源電圧、Ｑ、・・・信ｇ 号電荷。 出願人代理人 佐 藤 −雄 躬２図 躬５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電荷転送素子により信号電荷を転送する転送部と、 この転送部の電荷転送素子の最終段に隣接して形成され
、前記転送部により転送されてきた信号電荷を蓄積する
第１のフローティング拡散領域と、第１のリセット・パ
ルスによつて駆動される第１の制御スイッチと、 前記第１のフローティング拡散領域に前記第１の制御ス
イッチを介して接続された第１のリセット電源と、 前記第１のフローティング拡散領域に容量を介して接続
された第２のフローティング拡散領域と、第２のリセッ
ト・パルスによつて駆動される第２の制御スイッチと、 前記第２のフローティング拡散領域に前記第２の制御ス
イッチを介して接続された第２のリセット電源と、 前記第２のフローティング拡散領域に接続され、前記第
２のフローティング拡散領域の電位変化を出力信号とし
て検出する検出回路と を備えたことを特徴とする電荷転送装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、 前記第１のリセット・パルスと前記第２のリセット・パ
ルスとが同一のパルスであることを特徴とする電荷転送
装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
いて、 前記第１のリセット電源の電位レベルが前記第２のリセ
ット電源の電位レベルより高いことを特徴とする電荷転
送装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61073457A JPS62230052A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電荷転送装置 |
| US07/031,459 US4809307A (en) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | Charge transfer device capacitor coupled output |
| DE8787104705T DE3773969D1 (de) | 1986-03-31 | 1987-03-31 | Ladungstransfer-einrichtung. |
| EP87104705A EP0239978B1 (en) | 1986-03-31 | 1987-03-31 | Charge transfer device |
| KR1019870003027A KR910003273B1 (ko) | 1986-03-31 | 1987-03-31 | 전하전송장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61073457A JPS62230052A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62230052A true JPS62230052A (ja) | 1987-10-08 |
| JPH043104B2 JPH043104B2 (ja) | 1992-01-22 |
Family
ID=13518792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61073457A Granted JPS62230052A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電荷転送装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4809307A (ja) |
| EP (1) | EP0239978B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62230052A (ja) |
| KR (1) | KR910003273B1 (ja) |
| DE (1) | DE3773969D1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4984256A (en) * | 1987-02-13 | 1991-01-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Charge transfer device with booster circuit |
| US5142346A (en) * | 1987-04-03 | 1992-08-25 | Texas Instruments Incorporated | Floating gate JFET image sensor |
| EP0292895B1 (en) * | 1987-05-21 | 1993-09-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Charge transfer device |
| JP2672507B2 (ja) * | 1987-05-21 | 1997-11-05 | 株式会社東芝 | 電荷転送素子 |
| NL8701528A (nl) * | 1987-06-30 | 1989-01-16 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting voozien van een ladingsoverdrachtinrichting. |
| GB9008915D0 (en) * | 1990-04-20 | 1990-06-20 | Bedford Timothy J | Controlling exhaust emissions in lpg engines |
| JP3057810B2 (ja) * | 1991-06-07 | 2000-07-04 | 日本電気株式会社 | 電荷検出装置 |
| US5600696A (en) * | 1995-10-11 | 1997-02-04 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Dual-gain floating diffusion output amplifier |
| JP2003234961A (ja) * | 2002-02-06 | 2003-08-22 | Sharp Corp | 固体撮像素子 |
| US20070035649A1 (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-15 | Micron Technology, Inc. | Image pixel reset through dual conversion gain gate |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2430694A1 (fr) * | 1978-07-04 | 1980-02-01 | Thomson Csf | Dispositif de lecture d'une quantite de charges electriques, et filtre a transfert de charges muni d'un tel dispositif |
| US4631739A (en) * | 1984-11-28 | 1986-12-23 | Xerox Corporation | High dynamic range charge amplifier |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61073457A patent/JPS62230052A/ja active Granted
-
1987
- 1987-03-30 US US07/031,459 patent/US4809307A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-31 KR KR1019870003027A patent/KR910003273B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1987-03-31 EP EP87104705A patent/EP0239978B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-31 DE DE8787104705T patent/DE3773969D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0239978A3 (en) | 1989-10-25 |
| KR870009589A (ko) | 1987-10-27 |
| KR910003273B1 (ko) | 1991-05-25 |
| EP0239978A2 (en) | 1987-10-07 |
| EP0239978B1 (en) | 1991-10-23 |
| US4809307A (en) | 1989-02-28 |
| JPH043104B2 (ja) | 1992-01-22 |
| DE3773969D1 (de) | 1991-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1240485B1 (en) | Photodetector and method for detecting radiation | |
| US6323479B1 (en) | Sensor pixel with linear and logarithmic response | |
| JPS62230052A (ja) | 電荷転送装置 | |
| EP0495500B1 (en) | Charge transfer device equipped with charge signal detector improved in sensitivity as well as in voltage amplification | |
| US5436949A (en) | Charge transfer apparatus | |
| JP2672507B2 (ja) | 電荷転送素子 | |
| US5276723A (en) | Floating diffusion type charge detection circuit for use in charge transfer device | |
| CN106162003B (zh) | 一种读取电路及其驱动方法、x射线像素电路 | |
| EP0280097B1 (en) | Charge transfer device with booster circuit | |
| US5220587A (en) | Output circuit for a CCD with a D.C. restoration circuit integrated together with the CCD in a monolithic semiconductor chip | |
| JPH01289381A (ja) | 増幅型固体撮像装置 | |
| KR0146914B1 (ko) | 초퍼형 차동증폭기 | |
| US6157053A (en) | Charge transfer device and method of driving the same | |
| JP2000152090A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP3395481B2 (ja) | 固体撮像素子及びその駆動方法 | |
| JP3027482B2 (ja) | 電荷転送装置 | |
| US6437378B1 (en) | Charge coupled devices including charge signal amplifiers therein | |
| JP2003333433A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPS60128665A (ja) | 電荷移送装置 | |
| JPH085454A (ja) | 赤外線検出装置 | |
| JPH04326849A (ja) | イメージセンサ | |
| JP2982258B2 (ja) | 電荷結合装置 | |
| JPS61184979A (ja) | 電荷転送装置の出力回路 | |
| JPH04360544A (ja) | 電荷検出装置 | |
| JPH08181918A (ja) | 昇圧回路及びこれを用いた固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |