JPWO2013024791A1 - 化学・物理現象検出装置及び検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この検出装置は、例えば図1に示すように、センシング部10、電荷供給部20、電荷移動・蓄積部30、電荷量検出部40及び電荷除去部50を備えてなる。
センシング部10は検出対象に応じて電位を変化させる感応膜12と標準電極13を備える。感応膜12の電位変化に応じ、シリコン基板71において対向する領域(p拡散領域72)のポテンシャル井戸15の深さが変化する。
電荷移動・蓄積部30はトランスファーゲート(この明細書で「TG部」と略することがある)部31、フローティングディフュージョン(この明細書で「FD部」と略することがある)部33を備える。TG部31の電圧を変化させることでシリコン基板71において対向する領域のポテンシャルを変化させ、もって、センシング部10のポテンシャル井戸15に充填された電荷をFD部33へ移送し、そこに蓄積する。
電荷除去部50はリセットゲート(この明細書で、「RG」と略することがある)部51、リセットドレイン(この明細書で、「RD」と略することがある)部53を備える。RG部51の電圧を変化させることでシリコン基板71において対向する領域のポテンシャルを変化させ、もって、FD部33に蓄積された電荷をRD部53へ移送し、そこから排出する。
シリコン基板71においてID部21、FD部33及びRD部53にはn+領域74、75及び77が形成される。
シリコン基板71の表面には酸化シリコンからなる保護膜81が形成され、その上にICG部23の電極、TG部31の電極及びRG部51の電極が積層される。各電極へ電圧が印加されるとそれに対向する部分のシリコン基板71のポテンシャルが変化する。
センシング部10においては保護膜81の上に窒化シリコン製の感応膜12が積層される。
検出対象である水溶液にセンシング部10を接触させると、水溶液の水素イオン濃度に応じてセンシング部10のポテンシャル井戸15の深さが変化する(ステップ(A))。即ち、水素イオン濃度が大きくなればポテンシャル井戸15が深くなる(底のポテンシャルが高くなる)。
一方、ID部21の電位を下げてここへ電荷をチャージする(ステップ(B)参照)。このとき、ID部21へチャージされた電荷はICG部23を超えてセンシング部10のポテンシャル井戸15を充填する。なお、TG部31のポテンシャルはICG部23より低く、ポテンシャル井戸15へ充填される電荷がTG部31を乗り越えてFD部33へ達することはない。
次に、TG部31の電位を上げて、ポテンシャル井戸15に残された電荷をFD部33へ移送する(ステップ(D)参照)。このようにしてFD部33に蓄積された電荷量を電荷量検出部40で検出する(ステップ(E)参照)。その後、RG部51の電位を上げてFD部33の電荷をRD部53へ排出する(ステップ(F)参照)。このRD部53はVDDに接続され、負にチャージされた電荷を吸い上げる。
かかるpHイメージを形成するに際し、各pH検出装置が1−ピクセルを構成するので、pH検出装置の高集積化が望まれる。
複数のpH検出装置を用いると、それぞれのセンシング部において感度のバラツキが生じる。感度のバラツキの原因として感応膜のチャージアップ等が考えられる。
一般的に、感度のバラツキを校正するには、標準溶液に対する各センシング部の出力信号を求め、その出力信号が正規の出力信号となるように、これをソフトウェア的なデータ処理で校正する。しかしながら、センシング部の数が増えるとデータ処理用PCにかかる負担が大きくなるので、高集積化の阻害要因となる。
測定対象の化学・物理現象に対応してポテンシャル井戸の底部電位を変化させる第1のセンシング部及び第2のセンシング部を備え、
TG部を介して前記各センシング部の電荷を対応するFD部へ移送し、該FD部に蓄積された電荷に基づき前記化学・物理現象を特定する化学・物理現象検出装置の制御方法であって、
前記化学・物理現象が第1の状態のとき、前記第1のセンシング部の第1のポテンシャル井戸及び前記第2のセンシング部の第2のポテンシャル井戸からそれぞれ第1の量の電荷が対応する前記FD部へ移送されるように、前記化学・物理現象検出時において前記少なくとも一方の前記センシング部のポテンシャル井戸の容量を変化させる、及び/又は前記電荷移送時に前記TG部の電位を変化させる、化学・物理現象検出装置の制御方法。
この発明は、集積されたpH検出装置1の出力を効率よく校正するものであり、まず、図4のステップ1に示すように、標準溶液に対する標準pH検出装置の出力(以下「標準出力」ということがある)を特定し、標準出力保存部101に保存する。なお、図5に、この発明の実施形態の校正装置100を示す。
なお、pH検出装置の出力はセンシング部10からFD部33へ移送される電荷量に対応する。pH検出装置(標準pH検出装置も含めて)の設計上の物理的構造は全て同じものとする。即ち、理論上は、標準溶液を検出したとき、各pH検出装置のセンシング部10におけるポテンシャル井戸15の深さは同じであり、もってそこからFD部33へ移送される電荷量も同じとなる。しかしながら、事実上は、各pH検出装置の出力にバラつきがあることは既述の通りである。
ステップ7では、ステップ5の比較結果に基づき、校正対象となるpH検出装置1の各要素へ印加する電圧を変化させて、標準溶液に対する校正対象pH検出装置1からの出力を標準出力と一致させる。ステップ7の詳細は後述する。
ステップ5及びステップ7の処理を集積されるべきN個のpH検出装置の全てに対して行なう(ステップ8、9)。
校正対象のpH検出装置において標準溶液に対する出力を標準出力に一致させる校正方法として、下記の方策(A)及び/又は(B)を採用できる。
(A)センシング部10におけるポテンシャル井戸15の容量を調整すること。
(B)TG部31の電位を調整して、ポテンシャル井戸15からFD部33へ移送される電荷量を調整すること。
なお、化学量又は物理量を検出する際に、当該検出対象量がセンシング時間により変化するときは、当該センシング時間を調整することにより、検出装置の校正が可能である。
ポテンシャル井戸15を構成する電位障壁の高さを調整することによりポテンシャル井戸15の容量を調整できる。この電位障壁において最低高さのものでポテンシャル井戸15の容量が規定される。ポテンシャル井戸15の電荷において当該最低高さを超えるものは、ポテンシャル井戸15からあふれ出して検出されなくなるからである。
ポテンシャル井戸15を構成する電位障壁(特にその最低高さ)の調整はICG部23及びTG部31により行える。ポテンシャル井戸15の電荷を排出するには、ICG部23の電位をTG部31のそれより高くすることが好ましい。ポテンシャル井戸15の電荷をTG部31側から排出すると、排出された電荷はFD部33に蓄積されるので、検出実行前に、当該電荷をキャンセルする必要がある。
センシング部に連続して他の電極を設け、その電極の電位を調整してセンシング部におけるポテンシャル井戸を構成する電位障壁の最低高さを制御することができる。
図6の例では、センシング時におけるICG部23の電位を上げることにより、ポテンシャル井戸15の容量を標準pH検出装置(図中点線で示す)のそれと同一としている。
かかる簡素化された処理を実行するため、標準pH検出装置のポテンシャル井戸15の容量を全ての校正対象のpH検出装置のポテンシャル井戸15の容量以下とすることが好ましい。そのため、集積された全てのpH検出装置の出力(即ち移送電荷量)を検出して、その出力が最も小さいものを標準pH検出装置とし、その出力を標準出力とする。
ポテンシャル井戸15の電荷をFD部33へ移送する際、一般的には、TG部31の電位をポテンシャル井戸15の底部の電位より高くしてポテンシャル井戸15の電荷の全部をFD部33へ移送する。
これに対し、TG部の電位をポテンシャル井戸の底部の電位より低くすることより、電荷の移送量を制御することができる。
この例においては、標準pH検出装置におけるポテンシャル井戸の容量が校正対象のpH検出装置のポテンシャル井戸15の容量以下である必要がある。そのため、集積された全てのpH検出装置の出力(即ち移送電荷量)を検出して、この例では、その出力が最も小さいものを標準pH検出装置の出力(標準出力)とすることが好ましい。
しかしながら、集積された装置に要求される感度によっては、各pH検出装置の出力を個別に校正する必要はない。例えば、校正対象のセンシング部からの出力(移送電荷量)と標準出力(標準移送電荷量)の差を予め定められた範囲(電荷量帯)に分類し、当該範囲毎に校正値を予め定めておく。そして校正対象のポテンシャル井戸の容量を当該校正値で校正する。これにより、ハードウエア的な調整作業が簡素化される。
この例では、中央の出力帯L0の中央値P0を標準出力とし、各出力帯L±nの中央値P±nと標準出力P0との差Δp±1〜Δp±Nを求める。各差に応じたポテンシャル井戸の容量の変化量を特定する。そして、出力帯Lnに含まれる全ての出力を出力したpH検出装置のポテンシャル井戸の容量を、出力帯L±nの中央値P±nと標準出力P0との差Δp±nに対応して調整する。調整方法としてICG部23の電位調整を採用できる。
かかる調整の結果を図8(B)に示す。図8(B)によれば、集積されるpH検出装置の出力が一定幅に収まることとなる。
(センシング部について)
検出感度を向上するため、図2の(A)〜(D)のステップを繰り返して、累積的に蓄積されたFD部33の電荷量を検出することができる(特許3623728号参照)。
他方、ICG部23による電荷すり切り時に(図2のステップ(C)参照)、ICG部23とポテンシャル井戸15との界面に、感応膜12の幅に対応して、小さなポテンシャルのこぶが形成されるおそれがある。このポテンシャルのこぶが存在すると、ポテンシャルのこぶの高さに対応して余計な電荷がセンシング部に残ることとなる。ポテンシャルのこぶの高さが小さくても、既述のように累積的な検出を実行すると、ポテンシャルのこぶに起因して残存した電荷量が無視できなる。そこで、センシング部に隣接して、若しくはセンシング部内に除去井戸を形成し、ポテンシャルのこぶによりセンシング部に残存する電荷を当該除去井戸へ逃がす。これにより、センシング部よりFD部へ移送される電荷量はpH値に対応したもののみとなり、即ちポテンシャルのこぶに起因して残存する電荷は移送されなくなり、もって正確な検出が可能となる。
なお、この除去井戸に対応してこのポテンシャルを制御するための制御電極が更に設けられ、この制御電極はICG部23やTG部31と独立して制御される。
以上、特許4171820号公報を参照されたい。
電荷供給の他の方法について図9を参照にして説明する。
図9の例では、ID部21には常に電荷がチャージされているものとする。このとき、電荷の最低ポテンシャルは、ポテンシャル井戸15がとり得る最低ポテンシャルより低く、かつTG部31の最低ポテンシャルより高いものとする(ステップ(A)参照)。
次に、ICG部23の電位をポテンシャル井戸15の底の電位より高くして、ID部21の電荷でポテンシャル15を満たす(ステップ(B)参照)。なお、ID部21には絶えず電荷が供給状態にあり、電荷の最低ポテンシャルは維持されている。
次に、ICG部23の電位を低くして、ID部21の電荷とポテンシャル井戸15の電荷とをICG部23で切り裂いて分離する(ステップ(C)参照)。そして、TG部31の電位を上げてポテンシャル井戸15の電荷をFD部33へ移送する(ステップ(D)参照)。
なお、FD部33の電荷量の検出及びその排出は、図2のステップ(E)及び(F)と同様の処理となる。
また、ID部21に対する電荷のチャージ、ディスチャージが必要であった図2の方法に比べて、ICG部23のポテンシャルの上げ下げは高速に実行できる。本発明者らの検討によれば、ID部21の電荷とポテンシャル井戸15の電荷とを分離するのに要する時間(図9のステップ(B)〜(C)に要する時間)は、図2のステップ(B)〜(C)に示すり切りに要する時間の1/2〜1/5に短縮される。
なお、ICG部23の電極に図示左右方向に電位傾斜(ID部21側で高く、センシング部10側で低くする)を設け、ICG部23の電極対向領域に存在する電荷をより素早くID部21側へ移動させることが好ましい。
この電荷供給方法では、検出装置から電荷供給部20を省略し、その代わりに、FD部33側から電荷を供給する。
図10のステップ(A)において、ポテンシャル井戸15は検出対象のpHに応じてその電位が定まっている。
その後、RG部51を高電位とするとともに、RD部53へ電荷をチャージする。電荷の最低ポテンシャルは、ポテンシャル井戸15がとり得る最低ポテンシャルより低いものとする。これにより、RD部53からの電荷でポテンシャル井戸15を満たす(ステップ(B)参照)。
次に、RD部53の電荷を排出してTG部31において電荷をすり切り、ポテンシャル井戸15のみへ電荷を残した後、RG部51の電位をもとに戻す(ステップ(C)参照)。その後、TG部31の電位を上げてポテンシャル井戸15に残された電荷をFD部33へ移送する(ステップ(D)参照)。なお、FD部33の電荷量の検出及びその排出は、図2のステップ(E)及び(F)と同様の処理となる。
図10に示す装置には独立した構成の電荷供給部が存在せず、電荷移送・蓄積部と電荷排出部とが電荷供給部として動作するので、装置が簡素化されて高集積化に適したものとなる。
そこで電荷供給部20からセンシング部10への電荷供給が無い状態で、センシング部10からFD部33へ電荷が転送可能なようにTG部31の電位を調節し、FD部33へ移送された第1の電荷量を検出して保存する手段と、電荷供給部20からセンシング部10へ電荷の供給がなされた状態で、TG部31の電位を調節して、センシング部2の電荷をFD部33へ転送し、FD部33へ移送された第2の電荷量を検出して保存する手段と、前記第2の電荷量と前記第1の電荷量との差を演算し、得られた電荷量の差にもとづき、検出装置の出力を補正し、もって検出装置の検出結果から光の影響を除去することができる。
以上、特開2008−79306号公報を参照されたい。
センシング部10が光に対して活性であることを利用して、光量を検出することができる。
即ち、光の照射によりセンシング部10で生成した電荷をFD部33へ転送するタイミングを制御することにより、センシング部10へ入射した光量を特定できる。この場合、電荷供給部20は不要である。
なお、特許4073831号公報に示す分光検出を実行するにはセンシング部10へ透光性電極膜を積層することが好ましい。透光性電極膜を感応膜上に積層すると感応膜が検出対象へ接触せず、pH検出ができない。
pH検出装置の基本構造を用いて光量の検出が可能であるので、検出に時間差を設けることにより、一つのチップでpHと光量の両者の検出が可能となる(特許4183789号公報参照)。
電荷移送・蓄積部をpH検出用と光量検出用にそれぞれ配設してもよい(特許4133028号公報)。
pHと光量の同時計測を可能とする装置がWO/2009/081890A1号公報に開示されている。この装置では、電荷としての電子を利用するpH検出用の電荷移動・蓄積部と、光入射によるセンシング部10で発生したホールを利用する光量検出用の電荷移動・蓄積部とが並設される。
この分光装置は次のように構成される。即ち、入射光により電荷を発生するセンシング部と、前記センシング部の表面から第1の深さまでに発生した電荷を捕獲する第1の状態と、該表面から第2の深さまでに発生した荷を捕獲する第2の状態とになるようセンシング部を制御する電荷発生制御部と、前記電荷発生部で捕獲された電荷量に応じた信号を出力するFD部と、を備え
電荷発生制御部はセンシング部に隣接して形成され、センシング部のポテンシャル井戸に充填されている電荷の最低電位を規定するTG部を備え、このTG部の電位を制御して前記ポテンシャル井戸に充填されている電荷の最低電位を制御することによりセンシング部を第1の状態又は第2の状態として、入射光によりセンシング部で発生した電荷がゲート部をオーバーフローして前記FD部へ移送される、分光装置。ここに、TG部の電位はICG部の電位より高くすることが好ましい。
かかる分光装置により、励起光とこの励起光で励起された蛍光と含む光を分光する場合には、センシング部側から順に第1のFD部と第2のFD部とを設け、第1のFD部の容量を第2のFD部の容量より大きくし、前記センシング部から移送される電荷により第1のFD部は常に満杯の状態となり、該第1のFD部を通過した電荷が蓄積される第2のFD部の電荷量に基づき各光の強さを特定する。第2のFD部は容量が小さいので、検出感度が向上する。
以上、WO/2009/151004号公報を参照されたい。
pH検出装置の基本的な回路構成を図11に示している。
図から明らかなように、単位検出装置(「1−ピクセル」ということがある)を機能させるために、1つのセンシング部に対して5つのトランジスタと7本の入出力配線が必要とされる。pH検出と光量検出とにタイムラグを設ければ図3に示す回路でpHと光量との検出が可能である。
両者の同時計測をはかるために、pH検出用電荷移送・蓄積部と光量検出用電荷移送・蓄積部とを併設するときの回路構成は図12に示すようになる。この場合、1つのセンシング部に対して9個のトランジスタと9本の入出力配線が必要となる。
集積したpH検出装置の基本的な回路構成を図13に示す。この例では、図11の場合と同様に、1−ピクセル毎に、センシング部:1、トランジスタ:5、入出力配線:7が要求される。
このように1−ピクセル毎に要求される多数の要素は高集積化の妨げになる。
そこで、トランジスタや配線数を低減し、ピクセルの微細化ひいては高集積化の方策を以下に説明する。
図14には高集積化に適した回路構成の例を示す。
この回路構成では、第1のセンシング部110と第2のセンシング部210のFD部333、電荷量検出部としてのソースフォロア回路340、RG部351、RD部353及びTG部331、出力線360を共通化している。
TG部331を共通化したため、第1のセンシング部110と第2のセンシング部210からRD部331への電荷移送は常に同じタイミングで実行される。換言すれば、各センシング部110、210の電荷を選択してFD部333へ移送することができない。
そのため、センシング部110、210の選択はTG部331以外に当該センシング部110、210へ付設されたトランジスタ、この例ではICG部123、223を用いる。即ち、TG部331読み出し時に、選択すべきセンシング部110又は210のみに電荷を存在させる。そのためには、選択すべきセンシング部110又は210へのみ電荷を供給してもよいし、一旦は全てのセンシング部110又は210へ電荷を供給し、非選択対象のセンシング部から電荷をID部121、221側へ逃がして当該センシング部の電荷を空にする。
図14に示す回路構成によれば、共通部分として、トランジスタ:3、入出力配線:5が必要となるが、1−ピクセル毎ではセンシング部:1、トランジスタ2、入出力配線:2となり、集積化を高める程、トランジスタや入出力配線の数の低減を図れる。
なお、図14と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この例では第1のセンシング部110と第2のセンシング部210のFD部333、電荷量検出部としてのソースフォロア回路340(pH用)及び440(光量用)、RG部351、RD部353、pH用TG部331、光量用TG部431、pH用出力線360並びに光量用出力線470を共通化している。
pH検出用には図14と同じ動作を行なう。
光量検出においては、センシング部110、210より同時にFD部333に対して電荷が移送される。従って、第1のセンシング部110と第2のセンシング部210とは一つのセンシング部とみなされることとなる。よって、各センシング部はなるべく接近して配置させることが好ましい。例えば、RG部351、RD部353及びTG部331、の入出力線を中心にセンシング部を対象的に配置することが好ましい。
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
この明細書に記載した先行文献の記載内容を、この明細書の記載の一部として取り込むことができる。
(9) 測定対象の化学・物理現象に対応してポテンシャル井戸の底部電位を変化させる少なくとも第1のセンシング部及び第2のセンシング部と、
TG部を介して前記各センシング部の電荷を移送し蓄積する、少なくとも前記第1のセンシング部及び第2のセンシング部と対応するFD部とを備え、
該FD部に蓄積された電荷に基づき前記化学・物理現象を特定する化学・物理現象検出装置であって、
前記化学・物理現象が第1の状態のとき、前記第1のセンシング部の第1のポテンシャル井戸及び前記第2のセンシング部の第2のポテンシャル井戸からそれぞれ第1の量の電荷が対応する前記FD部へ移送されるように、前記化学・物理現象検出時において前記少なくとも一方の前記センシング部のポテンシャル井戸の容量を変化させる、及び/又は前記電荷移送時に前記TG部の電位を変化させる制御部を備える、化学・物理現象検出装置。
(11) 前記制御部において前記ポテンシャル井戸の容量を変化させるには、該ポテンシャル井戸の底部電位を変化させる、(9)に記載の検出装置。
(12) 前記制御部は前記ポテンシャル井戸の底部電位を参照電極により変化させる、(11)に記載の検出装置。
前記第3の電荷量及び前記第4の電荷量に基づいて、前記ポテンシャル井戸の容量及び/又は前記TG部の電位を変化させる第3の制御部と、を備える(9)に記載の検出装置。
(14) 前記第3の電荷量及び前記第4の電荷量は予め定められた電荷量帯に分類され、該電荷量帯に基づいて前記ポテンシャル井戸の容量及び/又は前記TG部の電位を変化させる第4の制御部が備えられる、請求項(13)に記載の検出装置。
TG部を介して前記各センシング部の電荷を移送し蓄積する、少なくとも前記第1のセンシング部及び第2のセンシング部と対応するFD部とを備え、
該FD部に蓄積された電荷に基づき前記化学・物理現象を特定する化学・物理現象検出装置であって、
前記化学・物理現象が第1の状態のとき、前記第1のセンシング部の第1のポテンシャル井戸及び前記第2のセンシング部の第2のポテンシャル井戸からそれぞれ第1の量の電荷が対応する前記FD部へ移送されるように、前記第1のポテンシャル井戸及び前記第2のポテンシャル井戸におけるセンシング時間を変化させる第5の制御部を備える、化学・物理現象検出装置。
10 センシング部、12 感応膜、13 参照電極、15 ポテンシャル井戸
20 電荷供給部、21 ID部、23 ICG部
30 電荷移動・蓄積部、31 TG部、33 FD部
40 電荷量検出部
50 電荷除去部、51 RG部、53 RD部
71 基板、72 p拡散領域、73 n領域、74,75,77 n+領域
Claims (15)
- 測定対象の化学・物理現象に対応してポテンシャル井戸の底部電位を変化させる第1のセンシング部及び第2のセンシング部を備え、
TG部を介して前記各センシング部の電荷を対応するFD部へ移送し、該FD部に蓄積された電荷に基づき前記化学・物理現象を特定する化学・物理現象検出装置の制御方法であって、
前記化学・物理現象が第1の状態のとき、前記第1のセンシング部の第1のポテンシャル井戸及び前記第2のセンシング部の第2のポテンシャル井戸からそれぞれ第1の量の電荷が対応する前記FD部へ移送されるように、前記化学・物理現象検出時において前記少なくとも一方の前記センシング部のポテンシャル井戸の容量を変化させる、及び/又は前記電荷移送時に前記TG部の電位を変化させる、化学・物理現象検出装置の制御方法。 - 前記各ポテンシャル井戸を構成する電位障壁の高さを変化させることで前記各ポテンシャル井戸の容量を変化させる、請求項1に記載の制御方法。
- 前記電位障壁の高さをICG部により制御する、請求項2に記載の制御方法。
- 前記ポテンシャル井戸の容量を変化させるには、該ポテンシャル井戸の底部電位を変化させる、請求項1に記載の制御方法。
- 前記ポテンシャル井戸の底部電位を参照電極により変化させる、請求項4に記載の制御方法。
- 前記化学・物理現象が第1の状態のとき、前記第1のポテンシャル井戸を構成する電位障壁の最低高さと前記第2のポテンシャル井戸を構成する電位障壁の最低高さとを同じくして、前記第1のポテンシャル井戸から前記FD部へ移送される第3の電荷量及び前記第2のポテンシャル井戸から前記FD部へ移送される第4の電荷量を検出し、
前記第3の電荷量及び前記第4の電荷量に基づいて、前記ポテンシャル井戸の容量及び/又は前記TG部の電位を変化させる、請求項1に記載の制御方法。 - 前記第3の電荷量及び前記第4の電荷量は予め定められた電荷量帯に分類され、該電荷量帯に基づいて前記ポテンシャル井戸の容量及び/又は前記TG部の電位を変化させる、請求項1に記載の制御方法。
- 測定対象の化学・物理現象に対応してポテンシャル井戸の底部電位を変化させる第1のセンシング部及び第2のセンシング部を備え、
TG部を介して前記各センシング部の電荷を対応するFD部へ移送し、該FD部に蓄積された電荷に基づき前記化学・物理現象を特定する化学・物理現象検出装置の制御方法であって、
前記化学・物理現象が第1の状態のとき、前記第1のセンシング部の第1のポテンシャル井戸及び前記第2のセンシング部の第2のポテンシャル井戸からそれぞれ第1の量の電荷が対応する前記FD部へ移送されるように、前記第1のポテンシャル井戸及び前記第2のポテンシャル井戸におけるセンシング時間を変化させる、化学・物理現象検出装置の制御方法。 - 測定対象の化学・物理現象に対応してポテンシャル井戸の底部電位を変化させる少なくとも第1のセンシング部及び第2のセンシング部と、
TG部を介して前記各センシング部の電荷を移送し蓄積する、少なくとも前記第1のセンシング部及び第2のセンシング部と対応するFD部とを備え、該FD部に蓄積された電荷に基づき前記化学・物理現象を特定する化学・物理現象検出装置であって、
標準センシング部の標準移送電荷量を保持し、前記各センシング部の前記FD部に対する各移送電荷量を検出し、各移送電荷量と前記標準移送電荷量とを比較する検出比較部と、
検出された各移送電荷量と前記標準移送電荷量の差に基づいて各移送電荷量を所定値とし、所定値の各移送電荷量の電荷を前記各センシング部から前記FD部に移送するように、各ポテンシャル井戸の容量、及び/又はTG部の電位を制御する制御部を備える化学・物理現象検出装置。 - 前記制御部が、検出された各移送電荷量と前記標準移送電荷量の差に基づいて各移送電荷量と前記標準移送電荷量の差を0とし、各移送電荷量として前記標準移送電荷量の電荷を前記各センシング部から前記FD部に移送するように、各ポテンシャル井戸の容量、及び/又はTG部の電位を制御する第2の制御部を含む請求項9に記載の化学・物理現象検出装置。
- 前記制御部が、検出された各移送電荷量と前記標準移送電荷量の差に基づいて各移送電荷量を予め定められた前記標準移送電荷量を中心とする電荷量帯に分類し、前記電荷量帯と対応する電荷を前記各センシング部から前記FD部に移送するように、各ポテンシャル井戸の容量、及び/又はTG部の電位を制御する第3の制御部を含む請求項9に記載の化学・物理現象検出装置。
- 前記制御部は前記各ポテンシャル井戸を構成する電位障壁の高さを変化させることで前記各ポテンシャル井戸の容量を変化させる、請求項9〜11に記載の検出装置。
- 前記制御部において前記ポテンシャル井戸の容量を変化させるには、該ポテンシャル井戸の底部電位を変化させる、請求項9〜11に記載の検出装置。
- 前記制御部は、ICG部の電位を変えて前記各ポテンシャル井戸を構成する電位障壁の高さを変化させることで前記各ポテンシャル井戸の容量を変化させる、請求項9〜11に記載の検出装置。
- 測定対象の化学・物理現象に対応してポテンシャル井戸の底部電位を変化させる少なくとも第1のセンシング部及び第2のセンシング部と、
TG部を介して前記各センシング部の電荷を移送し蓄積する、少なくとも前記第1のセンシング部及び第2のセンシング部と対応するFD部とを備え、
該FD部に蓄積された電荷に基づき前記化学・物理現象を特定する化学・物理現象検出装置であって、
標準センシング部の標準移送電荷量を保持し、前記各センシング部の前記FD部に対する各移送電荷量を検出し、各移送電荷量と前記標準移送電荷量とを比較する検出比較部と、
検出された各移送電荷量と前記標準移送電荷量に基づいて、前記標準移送電荷量の電荷を前記各センシング部から前記FD部に移送するように、各ポテンシャル井戸のセンシング時間を制御する制御部を備える化学・物理現象検出装置。
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