JPS63128666A - Photoelectric converter - Google Patents

Photoelectric converter

Info

Publication number
JPS63128666A
JPS63128666A JP61273919A JP27391986A JPS63128666A JP S63128666 A JPS63128666 A JP S63128666A JP 61273919 A JP61273919 A JP 61273919A JP 27391986 A JP27391986 A JP 27391986A JP S63128666 A JPS63128666 A JP S63128666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
transistor
electrode
photoelectric conversion
emitter
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
Application number
JP61273919A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Nakamura
中村 佳夫
Nobuyoshi Tanaka
田中 信義
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP61273919A priority Critical patent/JPS63128666A/en
Publication of JPS63128666A publication Critical patent/JPS63128666A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14681Bipolar transistor imagers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase a current amplification factor, to obtain a high output as well as to significantly improve a driving power by means of a Darlington connection of a transistor A and a transistor B, which are photoelectric conversion parts. CONSTITUTION:A p<-> base region 9 is formed in an n<-> region 4, a capacitor electrode 14 and an n<+> emitter region 15 are formed and a bipolar transistor A which performs photoelectric conversion is constituted. Moreover, a p<-> base region 22, which is formed along with the p<-> base region 9 in the same process, is electrically connected to the n<+> emitter region 15 through a wiring 24 for ohmic-contacting. An n<+> emitter region 25 is formed in the p<-> base region 22 and an emitter electrode 19 is connected to the n<+> emitter region 25. In such a way, a bipolar transistor B having a darlington connection with the transistor A is constituted. Moreover, a transistor Qrh for refresh is constituted using a p<+> region 28 formed at the end part of the p<-> base region 22 and a p<+> region 29 formed in the n<-> region 4 as its source and drain regions and using an electrode 32 as its gate electrode.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、トランジスタの制御電極領域に光によって励
起されたキャリアを蓄積する方式の光電変換装置に係り
、特に高出力で、かつ高速動作を企図した光電変換装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a photoelectric conversion device that accumulates carriers excited by light in the control electrode region of a transistor, and particularly relates to a photoelectric conversion device that has high output and high speed operation. The present invention relates to a contemplated photoelectric conversion device.

[従来技術] 第8図(A)は、従来の光電変換装置の概略的乎面図、
第8図CB)は、その一つσ光電変換セルのA−A ’
線断面図、第8図(C)は、その等価回路図である。
[Prior Art] FIG. 8(A) is a schematic plan view of a conventional photoelectric conversion device;
Figure 8 CB) shows one of the σ photoelectric conversion cells A-A'
The line sectional view, FIG. 8(C), is an equivalent circuit diagram thereof.

第8図(A)および(B)において、nシリコン基板l
上にn−エピタキシャル層4が形成され、その中に素子
分離領域6によって相互に電気的に絶縁された光電変換
セルが配列されている。
In FIGS. 8(A) and (B), n silicon substrate l
An n-epitaxial layer 4 is formed thereon, and photoelectric conversion cells electrically insulated from each other by element isolation regions 6 are arranged therein.

まず、n−エピタキシャル層4上にバイポーラトランジ
スタのpベース領域9.その中にn十エミッタ領域15
が形成されている。さらに、酸化膜12を挟んで、pベ
ース領域9の電位を制御するためのキャパシタ電極14
、n十エミッタ領域l5に接続しているエミッタ電極1
9が各々形成されている。
First, the p base region 9 of the bipolar transistor is placed on the n-epitaxial layer 4. Therein n ten emitter regions 15
is formed. Further, a capacitor electrode 14 for controlling the potential of the p base region 9 is provided on both sides of the oxide film 12.
, n0 emitter electrode 1 connected to emitter region l5
9 are formed respectively.

そして、キャパシタ電極14に接続した電極17、基板
lの裏面にオーミックコンタクト用のn”i域2.バイ
ポーラトランジスタのコレクタ電極21が各々形成され
、光電変換セルを構成している。
An electrode 17 connected to the capacitor electrode 14, an n''i region 2 for ohmic contact, and a collector electrode 21 of a bipolar transistor are formed on the back surface of the substrate 1, thereby forming a photoelectric conversion cell.

光電変換セルの基本動作は、まず、負電位にバイアスさ
れたpベース領域9を浮遊状態とし、光励起により発生
した電子自ホール対のうちホールをPベース領域9に蓄
積する(蓄積動作)。
The basic operation of the photoelectric conversion cell is to first put the p base region 9 biased to a negative potential into a floating state, and accumulate holes in the p base region 9 among electron self-hole pairs generated by photoexcitation (accumulation operation).

続いて、キャパシタ電極14に正電圧を印加してエミッ
タ・ベース間を順方向にバイアスし、蓄積されたホール
により発生した蓄積電圧を浮遊状態のエミッタ側へ読出
す(読出し動作)。
Subsequently, a positive voltage is applied to the capacitor electrode 14 to forward bias between the emitter and the base, and the accumulated voltage generated by the accumulated holes is read out to the floating emitter side (read operation).

続いて、エミッタ側を接地してキャパシタ電極14に正
電圧のパルスを印加し、pベース領域9に蓄積されたホ
ールを消滅させる。これにより、リフレッシュ用の正電
圧パルスが立下がった時点でpベース領域9が初期状態
に復帰する(リフレッシュ動作)。
Subsequently, the emitter side is grounded and a positive voltage pulse is applied to the capacitor electrode 14 to eliminate the holes accumulated in the p base region 9. As a result, p base region 9 returns to its initial state at the time when the positive voltage pulse for refreshing falls (refresh operation).

このような光電変換装置はバイポーラトランジスタによ
る電流増幅機能を有するために高い駆動tFa力を有し
ており、また構造的に単純であるために、将来の高解像
度化に対しても有利なものである。
This type of photoelectric conversion device has a current amplification function using bipolar transistors, so it has a high driving tFa power, and since it is structurally simple, it is also advantageous for future high resolution. be.

[発明が解決しようとする問題点1 ところで、高集積化によってセル数が増大すると、配線
容量が増大し、光電変換装置に更に高い容量性負荷の駆
動能力が要求される。
[Problem to be Solved by the Invention 1] Incidentally, as the number of cells increases due to high integration, the wiring capacitance increases, and a photoelectric conversion device is required to have an even higher ability to drive a capacitive load.

第9図(A)は、従来例の駆動能力の説明図、第9図(
B)は、駆動能力を示す電圧波形図である。
FIG. 9(A) is an explanatory diagram of the driving capacity of the conventional example, FIG.
B) is a voltage waveform diagram showing driving ability.

まず、光電変換セルのpベース領域9に光励起によるキ
ャリアが蓄積されているものとする。この状態でキャパ
シタ電極17に正電圧Vrが印加され読出し動作が行わ
れると、コレクタ・エミッタ間に電流iが流れ容量Cを
充電する。これによって出力電圧Voutは上昇し、ベ
ースの蓄積電位に対応した出力電圧が得られる。
First, it is assumed that carriers due to photoexcitation are accumulated in the p base region 9 of the photoelectric conversion cell. When a positive voltage Vr is applied to the capacitor electrode 17 in this state and a read operation is performed, a current i flows between the collector and emitter and charges the capacitor C. As a result, the output voltage Vout increases, and an output voltage corresponding to the accumulated potential of the base is obtained.

しかしながら、配線容量等の増大によって容量負荷Cが
増大すると4同図(B)に示すように出力電圧Vout
の立上がりが遅くなり、高速動作が不可能となる。
However, when the capacitive load C increases due to an increase in wiring capacitance, etc., the output voltage Vout
rises slowly, making high-speed operation impossible.

この問題を解決するには、光電変換装置の駆動能力を向
上させればよいが、従来の光電変換装置では高集積化に
伴うエミッタ面積の縮小化によって駆動能力が低下する
ために、高速動作を達成できないという問題点を有して
いた。
To solve this problem, it is possible to improve the drive capability of the photoelectric conversion device, but in conventional photoelectric conversion devices, the drive capability decreases due to the reduction in the emitter area due to high integration, so high-speed operation is required. The problem was that it could not be achieved.

[問題点を解決するための手段] 本発明による光電変換装置は、 一導電型半導体の第一および第二の主電極領域Alおよ
びA2と反対導電型半導体の制御電極領域A3とから成
り、制御電極領域A3の電位を制御することにより、前
記制御電極領域A3に光励起によって発生したキャリア
を蓄積するトランジスタAと、一導電型半導体の第三お
よび第四の主電極領域BlおよびB2と反対導電型半導
体の制御電極領域B3とから成るトランジスタBとを設
け、主電極領域B2を主電極領域A2に接続し、制御電
極領域B3を主電極領域AIに接続したことを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problems] A photoelectric conversion device according to the present invention is comprised of first and second main electrode regions Al and A2 of one conductivity type semiconductor and a control electrode region A3 of an opposite conductivity type semiconductor. A transistor A accumulates carriers generated by photoexcitation in the control electrode region A3 by controlling the potential of the electrode region A3, and third and fourth main electrode regions Bl and B2 of one conductivity type semiconductor are of the opposite conductivity type. The main electrode region B2 is connected to the main electrode region A2, and the control electrode region B3 is connected to the main electrode region AI.

[作用] このようにトランジスタAおよびBをダーリントン接続
することにより、電流増幅率が非常に大きくなり、駆動
能力を従来より大幅に向上させることができる。その結
果、高集積化によって配線容量等の容量性負荷が増大し
ても、立上がり特性の良好な出力を得ることができ、高
集積化されても高速動作が可能となる。
[Operation] By connecting the transistors A and B in a Darlington manner as described above, the current amplification factor becomes extremely large, and the driving capability can be significantly improved compared to the conventional one. As a result, even if capacitive loads such as wiring capacitance increase due to high integration, an output with good rise characteristics can be obtained, and high-speed operation is possible even with high integration.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図(A)は、本発明による光電変換装置の第17!
施例の概略的断面構成図、第1図(B)は、その一つの
セルの等価回路図である。ただし、従来例と同一機能を
有する部分には同一番号を付して説明は簡略化する。
FIG. 1(A) shows the 17th photoelectric conversion device according to the present invention!
FIG. 1B, which is a schematic cross-sectional configuration diagram of the embodiment, is an equivalent circuit diagram of one of the cells. However, parts having the same functions as those of the conventional example are given the same numbers to simplify the explanation.

同図(A)において、n−領域4にはpベース領域9が
形成され、酸化膜12を挟んでキャパシタ電極14と対
向している。またpベース領域9にはn十エミッタ領域
15が形成され、既に述べたような光電変換を行うバイ
ポーラトランジスタAを構成している。
In the figure (A), a p base region 9 is formed in the n- region 4 and faces a capacitor electrode 14 with an oxide film 12 in between. Further, an n+ emitter region 15 is formed in the p base region 9, and constitutes a bipolar transistor A that performs photoelectric conversion as described above.

さらに、pベース領域9と同一工程でpベース領域22
が形成され、pペース領域22はオーミックコンタクト
のためのP十領域23を挟んで配線24によってn十エ
ミッタ領域15と電気的に接続されている。また、pベ
ース領域22にはn十エミ−2夕領域25が形成され、
エミッタ電極19が接続している。こうしてトランジス
タAとダーリントン接続したバイポーラトランジスタB
が構成される。
Furthermore, p base region 22 is formed in the same process as p base region 9.
is formed, and the p space region 22 is electrically connected to the n0 emitter region 15 by a wiring 24 with a P0 region 23 for ohmic contact interposed therebetween. Further, an n10 em-2 emitter region 25 is formed in the p base region 22,
An emitter electrode 19 is connected. In this way, bipolar transistor B is connected to transistor A by Darlington.
is configured.

また、pベース領域22の端部に形成されたp十領域2
8と、n−領域4に形成されたp十領域29とをソース
・ドレイン領域とし、酸化膜12を挟んで形成された電
極32をゲート電極として、リフレッシュ用トランジス
タQrhが構成される。なお、p十領域29に接続して
形成された電極33には一定電圧が印加される。
In addition, p + region 2 formed at the end of p base region 22
A refresh transistor Qrh is constructed by using the transistor 8 and the p+ region 29 formed in the n- region 4 as a source/drain region, and using the electrode 32 formed with the oxide film 12 in between as a gate electrode. Note that a constant voltage is applied to the electrode 33 formed in connection with the p+ region 29.

このようなダーリントン接続の光電変換セルはトランジ
スタAおよびBの電流増幅率の積にほぼ等しい増幅率を
有し、容量性負荷の駆動能力は従来に比べて数百〜数千
倍に向上する。
Such a Darlington-connected photoelectric conversion cell has an amplification factor approximately equal to the product of the current amplification factors of transistors A and B, and its ability to drive a capacitive load is improved several hundred to several thousand times compared to the conventional one.

第2図(A)は、本実施例の基本的な駆動回路図、第2
図(B)は、その動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。
FIG. 2(A) is a basic drive circuit diagram of this embodiment.
Figure (B) is a timing chart for explaining the operation.

第2図(A)において、上記光電変換セルSのキャパシ
タ電極17には正電圧の制御パルスVrが印加され、エ
ミッタ電極19はトランジスタQvcを介して接地され
ている。トランジスタQrhの電極33には一定電圧V
rhが印加され、ゲート電極32にはパルスφrhが印
加される。またトランジスタQ V Cのゲート電極に
はパルスφVCが印加される。
In FIG. 2A, a positive voltage control pulse Vr is applied to the capacitor electrode 17 of the photoelectric conversion cell S, and the emitter electrode 19 is grounded via the transistor Qvc. A constant voltage V is applied to the electrode 33 of the transistor Qrh.
rh is applied, and a pulse φrh is applied to the gate electrode 32. Further, a pulse φVC is applied to the gate electrode of the transistor QVC.

エミッタ電極19には更に蓄積コンデンサCが接続され
、コンデンサCは出力アンプAに接続されている。
A storage capacitor C is further connected to the emitter electrode 19, and the capacitor C is connected to the output amplifier A.

このような構成において、同図(B)に示すタイミング
でパルスを印加することにより、リフレッシュ、蓄積お
よび読出しの各動作を行うことができる。
In such a configuration, refresh, storage, and read operations can be performed by applying pulses at the timing shown in FIG. 4B.

まず、パルスφrhによりトランジスタQrhをONと
してpベース領域22を電圧Vrhに設定し、パルスφ
VCによりトランジスタQ V CをONとして光電変
換セルSのエミッタ電極19を接地する。そして、キャ
パシタ電極17にリフレッシュパルスφrcを印加する
ことでトランジスタAのリフレッシュ動作を行う、この
リフレッシュ動作が終了しトランジスタQrhをOFF
すると、トランジスタQrhのpベース領域22は一定
電圧Vrhとなっている。この状態で引き続きエミッタ
電極19を接地しておきトランジスタBのリフレッシュ
動作を行う。
First, the transistor Qrh is turned ON by the pulse φrh, the p base region 22 is set to the voltage Vrh, and the pulse φrh is set to the voltage Vrh.
The transistor Q VC is turned on by VC, and the emitter electrode 19 of the photoelectric conversion cell S is grounded. Then, by applying a refresh pulse φrc to the capacitor electrode 17, a refresh operation of the transistor A is performed. When this refresh operation is completed, the transistor Qrh is turned off.
Then, the p base region 22 of the transistor Qrh is at a constant voltage Vrh. In this state, the emitter electrode 19 is continued to be grounded, and the refresh operation of the transistor B is performed.

続いて蓄積動作を行った後、読出しパルスφrを印加し
て読出し動作を行う、読出し動作時にはトランジスタQ
rhはOFFである。
Subsequently, after performing an accumulation operation, a read pulse φr is applied to perform a read operation. During the read operation, the transistor Q
rh is OFF.

すでに述べたように、本実施例はダーリントン接続であ
るために大きな出力を得ることができ、容量の大きなコ
ンデンサCであっても短時間で充電できる。したがって
、同図(B)に示すように立上り特性の良好な出力信号
Voutを得ることができ、読出しパルスφrのパルス
幅を短かくして高速読出しを達成できる。
As already mentioned, since this embodiment uses the Darlington connection, a large output can be obtained, and even a capacitor C having a large capacity can be charged in a short time. Therefore, it is possible to obtain the output signal Vout with good rise characteristics as shown in FIG. 2B, and to achieve high-speed readout by shortening the pulse width of the readout pulse φr.

第3図は、本実施例を用いたラインセンサの概略的回路
図である。
FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a line sensor using this embodiment.

同図において、第1図に示す光電変換セルS1〜Snの
各コレクタ電極21には一定の正電圧Vccが印加され
ている。各キャパシタ電極17には読出し動作およびリ
フレッシュ動作を行うための制御パルスVrが印加され
る。
In the figure, a constant positive voltage Vcc is applied to each collector electrode 21 of the photoelectric conversion cells S1 to Sn shown in FIG. A control pulse Vr for performing a read operation and a refresh operation is applied to each capacitor electrode 17.

また、各エミッタ電極19は垂直ラインL1〜Lnに各
々接続され、垂直ラインL1〜Lnは各々転送用トラン
ジスタTal〜Tanを介してコンデンサ01〜Cnに
接続されている。トランジスタT a 1〜Tanのゲ
ート電極にはパルスφaが印加される。
Further, each emitter electrode 19 is connected to the vertical lines L1 to Ln, respectively, and the vertical lines L1 to Ln are connected to the capacitors 01 to Cn via transfer transistors Tal to Tan, respectively. A pulse φa is applied to the gate electrodes of the transistors T a 1 to Tan.

また、各セル31〜Snのリフレッシュ用トランジスタ
Qrhのゲート電極32は共通に接続されパルスφrh
が印加され、各’IM、極33には一定電圧Vrhが印
加されている。
Further, the gate electrodes 32 of the refresh transistors Qrh of each cell 31 to Sn are connected in common and the pulse φrh
is applied, and a constant voltage Vrh is applied to each 'IM and pole 33.

さらに、コンデンサ01〜Cnは各々トランジスタT1
〜Tnを介して出力ライン103に接続されている。ト
ランジスタT1〜Tnのゲート電極はシフトレジスタの
並列出力端子に各々接続され、並列出力端子からはパル
スφh1〜φhnが順次出力される。
Furthermore, capacitors 01 to Cn are each transistor T1
~Tn to the output line 103. The gate electrodes of the transistors T1 to Tn are respectively connected to parallel output terminals of the shift register, and pulses φh1 to φhn are sequentially outputted from the parallel output terminals.

出力ライン103は、出力ライン103をリフレッシュ
するためのトランジスタTrを介して接地されている。
The output line 103 is grounded via a transistor Tr for refreshing the output line 103.

トランジスタTrのゲート電極にはパルスφr2が印加
される。
A pulse φr2 is applied to the gate electrode of the transistor Tr.

また、垂直ラインL1〜Lnは、各々リフレッシュ用ト
ランジスタQVt〜Qvnを介して接地されている。ト
ランジスタQV1〜Q v nのゲート電極にはパルス
φVCが印加される。
Further, the vertical lines L1 to Ln are grounded via refresh transistors QVt to Qvn, respectively. A pulse φVC is applied to the gate electrodes of the transistors QV1 to Qvn.

次に、上記ラインセンサの動作を説明する。Next, the operation of the above line sensor will be explained.

第4図は、上記ラインセンサの動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the line sensor.

まず、各光電変換セルS1”Snには入射光の照度に対
応したキャリアが蓄積されているものとする。この状態
で、各セルのトランジスタQrhをOFFとしておき、
パルスφaによってトランジスタTal〜TanをON
、パルス小VCによってトランジスタQvr〜Qvnを
OFFにしてエミッタ電極19を浮遊状態とし、キャパ
シタ電極17に読IE L用正電圧パルスφrを印加す
る。これによって、すでに述べたように、垂直ラインL
1〜Lnに各セルの高出力信号が読出され、各信号がコ
ンデンサ01〜Cnに蓄積される。
First, it is assumed that carriers corresponding to the illuminance of incident light are accumulated in each photoelectric conversion cell S1"Sn. In this state, the transistor Qrh of each cell is turned off,
Turn on transistors Tal to Tan by pulse φa
, transistors Qvr to Qvn are turned off by a small pulse VC, the emitter electrode 19 is placed in a floating state, and a positive voltage pulse φr for reading IEL is applied to the capacitor electrode 17. By this, as already mentioned, the vertical line L
High output signals of each cell are read out from 1 to Ln, and each signal is stored in capacitors 01 to Cn.

続いて、 トランジスタTa1〜TanをOFFとして
、シフトレジスタからパルスφh1〜φhnを出力し、
トランジスタT1〜Tnを1順次ONにする。これによ
って、コンデンサ01〜Cnに蓄積されていた各信号が
出力ライン103に順次読出され、アンプ104を通し
て出力信号Voutとして外部へ出力される。その際、
各信号が出力されるごとに、パルスφr2によってトラ
ンジスタTrがONとなり、出力ライン103の前回の
残留キャリアを除去する。
Next, transistors Ta1 to Tan are turned off, and pulses φh1 to φhn are output from the shift register.
Transistors T1 to Tn are turned ON one after another. As a result, each signal stored in the capacitors 01 to Cn is sequentially read out to the output line 103 and outputted to the outside through the amplifier 104 as an output signal Vout. that time,
Every time each signal is output, the transistor Tr is turned on by the pulse φr2, and the previous residual carriers on the output line 103 are removed.

このような出力動作と並行して、各セルのトランジスタ
QrhをパルスφrhによってONとし、またパルスφ
VCによってトランジスタQv1〜QvnをONとして
エミッタ電極19を接地する。そして、上述したように
、リフレッシュパルスφrcによってトランジスタAの
リフレッシュ動作を行い、続いてトランジスタQ r 
hをOFFとしてトランジスタBのリフレッシュ動作を
行う、トランジスタAはリフレッシュ動作を終了すると
蓄積動作を開始し、以下同様に読出し、リフレッシュお
よび蓄積の各動作が繰返される。
In parallel with such an output operation, the transistor Qrh of each cell is turned on by the pulse φrh, and the pulse φrh is turned on by the pulse φrh.
Transistors Qv1 to Qvn are turned on by VC, and the emitter electrode 19 is grounded. Then, as described above, the refresh pulse φrc performs the refresh operation of the transistor A, and then the transistor Q r
Transistor A performs a refresh operation by turning OFF h, and when transistor A finishes its refresh operation, it starts an accumulation operation, and the read, refresh, and accumulation operations are repeated in the same manner.

このようなラインセンサを長尺で構成すると。If such a line sensor is constructed with a long length.

出力ライン103が長くなって配線容量が大きくなる。The output line 103 becomes longer and the wiring capacitance increases.

そのために、従来の光電変換セルでは出力の立上がり時
間が長くなっていたが、本実施例によれば高出力を得る
ことができるために、配線容量が大きくなっても出力信
号が短時間で立上がり高速読出しが可能となる。
For this reason, in conventional photoelectric conversion cells, the output rise time is long, but with this example, high output can be obtained, so even if the wiring capacitance becomes large, the output signal rises in a short time. High-speed reading becomes possible.

また、セルS1〜Snを1行として複数行のセルが配列
されたエリアセンサの場合は、垂直ラインL1〜Ln自
体の配線容量が大きくなるが、このような場合でも1本
実施例によれば高速動作を達成できる。
Further, in the case of an area sensor in which cells S1 to Sn are arranged in multiple rows, the wiring capacitance of the vertical lines L1 to Ln itself becomes large, but even in such a case, according to the present embodiment, High-speed operation can be achieved.

第5図は、上記ラインセンサ又はエリアセンサを使用し
た撮像装置の一例の概略的構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an example of an imaging device using the above line sensor or area sensor.

同図において、撮像素子301が第3図に示すラインセ
ンサに相当する。ma’素子301の出力信号Vout
は信号処理回路302によってゲイン調整等の処理が行
われ、ビデオ信号として出力される。
In the figure, an image sensor 301 corresponds to the line sensor shown in FIG. 3. Output signal Vout of ma' element 301
The signal processing circuit 302 performs processing such as gain adjustment, and outputs it as a video signal.

また、撮像素子301を駆動するための上記各パルスは
ドライバ303によって供給され、ドライバ303は制
御部304の制御によって動作する。また、制御部30
4は撮像素子301の出力に基いて信号処理回路302
のゲイン等を調整するとともに、露出制御手段305を
制御して撮像素子301に入射する光量を調整する。
Further, each of the above pulses for driving the image sensor 301 is supplied by a driver 303, and the driver 303 operates under the control of a control unit 304. In addition, the control unit 30
4 is a signal processing circuit 302 based on the output of the image sensor 301.
At the same time, the exposure control means 305 is controlled to adjust the amount of light incident on the image sensor 301.

本発明による撮像者子301を用いることで。By using the imager child 301 according to the present invention.

高出力で、かつ高速動作を行う撮像装置を提供できる。It is possible to provide an imaging device that has high output and operates at high speed.

第6図は、本発明の第2実施例の模式的断面構成図であ
る。だたし、第1実施例と同一部分には同一番号を付し
て説明は省略する。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a second embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the first embodiment are given the same numbers and their explanations are omitted.

ダーリントン接続されたトランジスタAおよびBは第1
実施例と同様に形成されているが、本実施例では更にリ
フレッシュ用のスイッチ手段としてトランジスタQ1お
よびQ2が設けられている。
Darlington connected transistors A and B are the first
The structure is similar to that of the embodiment, but in this embodiment, transistors Q1 and Q2 are further provided as switching means for refreshing.

まず、トランジスタAのpベース領域9の端部にはp中
領域26が形成され、p”71域26から所定距離をお
いてp中領域27が形成されている。トランジスタBに
おいても同様に、pベース領域22にp十領域28とp
中領域29とが形成されている・ p中領域26および27をソース・ドレイン領域とし、
酸化膜12を挟んで形成されたゲート電極30と、P十
領域27に接続した電極31とによってスイッチ用のト
ランジスタQ1が構成される。
First, a p medium region 26 is formed at the end of the p base region 9 of transistor A, and a p medium region 27 is formed at a predetermined distance from the p''71 region 26.Similarly, in transistor B, The p base region 22, the p ten region 28 and the p
A medium region 29 is formed. The p medium regions 26 and 27 are used as source/drain regions,
The gate electrode 30 formed with the oxide film 12 in between and the electrode 31 connected to the P region 27 constitute a switching transistor Q1.

またp+領域28および29をソース・ドレイン領域と
し、酸化膜12を挟んで形成されたゲート電極32と、
p中領域29に接続した電極33とによってスイッチ用
のトランジスタQ2が構成される。
In addition, a gate electrode 32 is formed using the p+ regions 28 and 29 as source/drain regions, with the oxide film 12 sandwiched therebetween;
The electrode 33 connected to the p-type region 29 constitutes a switching transistor Q2.

このようなトラジスタQ1およびQ2を設けることによ
って、電極31および33に夫々一定電圧を印加し、ゲ
ート電極30および32に負電圧を印加することで、双
方のトランジスタを導通状態にすることができ、トラン
ジスタAおよびBの各ベース電位を夫々一定値に設定す
ることができる。
By providing such transistors Q1 and Q2, both transistors can be rendered conductive by applying a constant voltage to the electrodes 31 and 33, respectively, and applying a negative voltage to the gate electrodes 30 and 32. Each base potential of transistors A and B can be set to a constant value.

このようなトランジスタQlおよびQ2を設けても、p
十領域26〜29はp十領域23と同一プロセスで形成
でき、またゲート電極30.32等もキャパシタ電極1
4や配線電極24等と同一プロセスで形成することがで
きるために、プロセスが複雑化することはない。
Even if such transistors Ql and Q2 are provided, p
The ten regions 26 to 29 can be formed in the same process as the p ten region 23, and the gate electrodes 30, 32, etc. can also be formed by the capacitor electrode 1.
4, the wiring electrode 24, etc., in the same process, so the process does not become complicated.

第7図(A)は、第2実施例の基本的な駆動回路図、i
’57図(B)は、その動作を説明するためのタイミン
グチャートである。
FIG. 7(A) is a basic drive circuit diagram of the second embodiment, i
Figure 57 (B) is a timing chart for explaining the operation.

同図(A)における光電変換セルSは、本実施例の等価
回路である。また電極31および33には夫々一定電圧
が印加されているものとする。
A photoelectric conversion cell S in FIG. 2A is an equivalent circuit of this example. Further, it is assumed that a constant voltage is applied to each of the electrodes 31 and 33.

同図(A)において、光電変換セルSのキャパシタ電極
17には正電圧の制御パルスVrが印加され、エミッタ
電極19にはトランジスタQvc、蓄積コンデンサCが
各々接続されている。また、トランジスタQ1およびQ
2のゲート電極30および32には共にパルスφrhが
印加され、0N10FF動作が制御される。
In the same figure (A), a positive voltage control pulse Vr is applied to the capacitor electrode 17 of the photoelectric conversion cell S, and a transistor Qvc and a storage capacitor C are connected to the emitter electrode 19, respectively. Also, transistors Q1 and Q
Pulse φrh is applied to both gate electrodes 30 and 32 of No. 2 to control the 0N10FF operation.

このような構成において、同図(B)に示すタイミング
でパルスを印加することにより、リフレッシュ、蓄積お
よび読出しの各動作を行うことができる。
In such a configuration, refresh, storage, and read operations can be performed by applying pulses at the timing shown in FIG. 4B.

まず、パルスφvCによりトランジスタQvcをONと
して光電変換セルSのエミッタ電極19を接地しておき
、電極30.32にパルスφrhを印加する。パルスφ
rhによってトランジスタQ1およびQ2がON状態と
なり、トランジスタAおよびBの各pベース領域9およ
び22の電位が蓄積電位の高低に関係なく夫々一定値に
設定される。続いてトランジスタQ1およびQ2をOF
F状態として、リフレジシュパルスφrcをキャパシタ
電極17に印加し、上述したリフレッシュ動作を行う、
このように、ベース電位を一定値にした後でリフレッシ
ュ動作を行うために、ベース電位を短時間で完全な初期
状態に復帰させることができ、より高速の動作が可能と
なる。
First, the transistor Qvc is turned on by a pulse φvC, the emitter electrode 19 of the photoelectric conversion cell S is grounded, and the pulse φrh is applied to the electrode 30.32. Pulse φ
Due to rh, transistors Q1 and Q2 are turned on, and the potentials of p base regions 9 and 22 of transistors A and B are respectively set to constant values regardless of the level of the accumulated potential. Then transistors Q1 and Q2 are turned off.
In the F state, a refresh pulse φrc is applied to the capacitor electrode 17, and the above-mentioned refresh operation is performed.
In this way, since the refresh operation is performed after the base potential is set to a constant value, the base potential can be returned to the complete initial state in a short time, and faster operation is possible.

続いて蓄積動作を行った後、読出しパルスφrを印加し
て読出し動作を行うが、これらの動作は第1実施例の場
合と同様である。
Subsequently, after an accumulation operation is performed, a read pulse φr is applied to perform a read operation, but these operations are similar to those in the first embodiment.

[発明の効果] 以上詳細に説明したように本発明による光電変換装置は
、光電変換部であるトランジスタAとトランジスタBと
をダーリントン接続した構成であるために、電流増幅率
が非常に大きくなり、高出力が得られるとともに、駆動
能力を従来より大幅に向上させることができる、 その結果、高集積化によって配線容量等の容量性負荷が
増大しても、立上がり特性の良好な出力を得ることがで
き、高速動作が可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above in detail, the photoelectric conversion device according to the present invention has a configuration in which transistor A and transistor B, which are photoelectric conversion sections, are connected in Darlington, so that the current amplification factor is extremely large. In addition to obtaining high output, it is possible to significantly improve the drive capability compared to conventional products.As a result, even if capacitive loads such as wiring capacitance increase due to high integration, it is possible to obtain output with good rise characteristics. This enables high-speed operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)は、本発明による光電変換装置の第1実施
例の概略的断面構成図、第1図(B)は、その一つのセ
ルの等価回路図、 第2図(A)は、本実施例の基本的な駆動回路図、第2
図(B)は、その動作を説明するためのタイミングチャ
ート、 第3図は、本実施例を用いたラインセンサの概略的回路
図、 第4図は、上記ラインセンサの動作を説明するためのタ
イミングチャート、 第5図は、上記ラインセンサ又はエリアセンサを使用し
た撮像装置の一例の概略的構成図、第6図は1本発明の
第2実施例の模式的断面構成図。 第7図(A)は、第2実施例の基本的な駆動回路図、第
7図(8)は、その動作を説明するためのタイミングチ
ャート、 第8図(A)は、従来の光電変換装置の概略的平面図、
第8図(B)は、その一つの光電変換セルのA−A’線
断面図、第8図(C)は、その等価回路図。 第9図(A)は、従来例の駆動m力の説明図、第9図(
B)は、駆動能力を示す電圧波形図である。 l・・・nシリコン基板 4・・・n−エピタキシャル領域 6・−・素子分離領域 9・ΦφトランジスタAのPベース領域12・・・酸化
膜 14.1711・・キャパシタ電極 15・・−トランジスタAのn十エミッタ領域19・Φ
・エミッタ電極 21・・参コレクタ電極 22・Φ・トランジスタBのpベース領域25・・・ト
ランジスタBのn十エミッタ領域30・拳・トランジス
タQ1のゲート電極32・・ΦトランジスタQ2のゲー
ト電極代理人 弁理士 山 下 穣 平 第1図 (A) I (B) 第2図 (A) CC (B) 第5図 第8図(A) @8図(B)
FIG. 1(A) is a schematic cross-sectional configuration diagram of the first embodiment of the photoelectric conversion device according to the present invention, FIG. 1(B) is an equivalent circuit diagram of one cell, and FIG. 2(A) is , Basic drive circuit diagram of this embodiment, 2nd
Figure (B) is a timing chart for explaining its operation, Figure 3 is a schematic circuit diagram of the line sensor using this embodiment, and Figure 4 is a timing chart for explaining the operation of the line sensor. Timing chart. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an example of an imaging device using the above-mentioned line sensor or area sensor. FIG. 6 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a second embodiment of the present invention. FIG. 7(A) is a basic drive circuit diagram of the second embodiment, FIG. 7(8) is a timing chart for explaining its operation, and FIG. 8(A) is a conventional photoelectric conversion a schematic plan view of the device;
FIG. 8(B) is a sectional view taken along line AA' of one of the photoelectric conversion cells, and FIG. 8(C) is an equivalent circuit diagram thereof. FIG. 9(A) is an explanatory diagram of the driving m force of the conventional example, FIG.
B) is a voltage waveform diagram showing driving ability. l...n silicon substrate 4...n-epitaxial region 6--element isolation region 9-P base region 12 of Φφ transistor A...oxide film 14.1711...capacitor electrode 15...-transistor A n0 emitter region 19・Φ
・Emitter electrode 21...Reference collector electrode 22・Φ・P base region 25 of transistor B...N10 emitter region 30 of transistor B・Fist・Gate electrode 32 of transistor Q1...φ Gate electrode agent of transistor Q2 Patent Attorney Jo Taira Yamashita Figure 1 (A) I (B) Figure 2 (A) CC (B) Figure 5 Figure 8 (A) @ Figure 8 (B)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一導電型半導体の第一および第二の主電極領域A
1およびA2と反対導電型半導体の制御電極領域A3と
から成り、制御電極領域A3の電位を制御することによ
り、前記制御電極領域A3に光励起によって発生したキ
ャリアを蓄積するトランジスタAと、一導電型半導体の
第三および第四の主電極領域B1およびB2と反対導電
型半導体の制御電極領域B3とから成るトランジスタB
とを設け、主電極領域B2を主電極領域A2に接続し、
制御電極領域B3を主電極領域A1に接続したことを特
徴とする光電変換装置。
(1) First and second main electrode regions A of one conductivity type semiconductor
1 and A2, and a control electrode region A3 of a semiconductor of the opposite conductivity type, and a transistor A that stores carriers generated by photoexcitation in the control electrode region A3 by controlling the potential of the control electrode region A3, and a transistor A of one conductivity type. Transistor B consisting of third and fourth main electrode regions B1 and B2 of semiconductor and a control electrode region B3 of opposite conductivity type semiconductor
and connecting the main electrode area B2 to the main electrode area A2,
A photoelectric conversion device characterized in that a control electrode region B3 is connected to a main electrode region A1.
(2)上記制御電極領域A3およびB3の少なくとも一
方を一定電位又は浮遊状態のいずれか一方に設定するス
イッチ手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の光電変換装置。
(2) The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising a switch means for setting at least one of the control electrode regions A3 and B3 to either a constant potential or a floating state.
JP61273919A 1986-11-19 1986-11-19 Photoelectric converter Pending JPS63128666A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61273919A JPS63128666A (en) 1986-11-19 1986-11-19 Photoelectric converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61273919A JPS63128666A (en) 1986-11-19 1986-11-19 Photoelectric converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63128666A true JPS63128666A (en) 1988-06-01

Family

ID=17534397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61273919A Pending JPS63128666A (en) 1986-11-19 1986-11-19 Photoelectric converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63128666A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483096A (en) * 1991-11-07 1996-01-09 Seiko Instruments Inc. Photo sensor
EP0959502A2 (en) * 1998-05-19 1999-11-24 Hewlett-Packard Company Photodetector
WO2012124760A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-20 独立行政法人産業技術総合研究所 Gain varying method, variable gain photoelectric conversion element, variable gain photoelectric conversion cell, variable gain photoelectric conversion array, read-out method, and circuit

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483096A (en) * 1991-11-07 1996-01-09 Seiko Instruments Inc. Photo sensor
EP0959502A2 (en) * 1998-05-19 1999-11-24 Hewlett-Packard Company Photodetector
EP0959502A3 (en) * 1998-05-19 2001-08-08 Agilent Technologies Inc. a Delaware Corporation Photodetector
WO2012124760A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-20 独立行政法人産業技術総合研究所 Gain varying method, variable gain photoelectric conversion element, variable gain photoelectric conversion cell, variable gain photoelectric conversion array, read-out method, and circuit
JP5807925B2 (en) * 2011-03-17 2015-11-10 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Variable gain method, variable gain photoelectric conversion element, variable gain photoelectric conversion cell, variable gain photoelectric conversion array, readout method, and circuit
US9641782B2 (en) 2011-03-17 2017-05-02 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Method of varying gain, variable gain photoelectric conversion device, variable gain photoelectric conversion cell, variable gain photoelectric conversion array, method of reading out thereof, and circuit thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1178673B1 (en) Solid state image pickup apparatus
US4835404A (en) Photoelectric converting apparatus with a switching circuit and a resetting circuit for reading and resetting a plurality of lines sensors
JP2833729B2 (en) Solid-state imaging device
JPH084129B2 (en) Photoelectric conversion device
US4084190A (en) Image sensor
US4737832A (en) Optical signal processor
JP2575964B2 (en) Solid-state imaging device
US4023048A (en) Self-scanning photo-sensitive circuits
JPS63128666A (en) Photoelectric converter
US5126814A (en) Photoelectric converter with doped capacitor region
JPS63186466A (en) Photoelectric conversion device
US4752829A (en) Multipacket charge transfer image sensor and method
JPS6353968A (en) Image sensor
JPS63144667A (en) Photoelectric converter
JP2741703B2 (en) Photoelectric conversion device
JP2589312B2 (en) Photoelectric conversion device
JPH0750784A (en) Photoelectric converter
JP2660046B2 (en) Image sensor
JPS62115866A (en) Photoelectric converter
JPS63128665A (en) Photoelectric converter
JPS6393282A (en) Photoelectric converter
JPH0746839B2 (en) Photoelectric conversion device
JPS63151074A (en) Photoelectric conversion device
JPS6376477A (en) Photoelectric conversion device
JPS63292669A (en) Photoelectric conversion device