NL194314C - Foto-elektrisch omzettingssysteem. - Google Patents

Foto-elektrisch omzettingssysteem. Download PDF

Info

Publication number
NL194314C
NL194314C NL9301775A NL9301775A NL194314C NL 194314 C NL194314 C NL 194314C NL 9301775 A NL9301775 A NL 9301775A NL 9301775 A NL9301775 A NL 9301775A NL 194314 C NL194314 C NL 194314C
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
voltage
state
semiconductor layer
gate electrode
photosensor
Prior art date
Application number
NL9301775A
Other languages
English (en)
Other versions
NL194314B (nl
NL9301775A (nl
Inventor
Hiroyasu Yamada
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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 Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Publication of NL9301775A publication Critical patent/NL9301775A/nl
Publication of NL194314B publication Critical patent/NL194314B/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL194314C publication Critical patent/NL194314C/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • 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
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • 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
    • 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
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03921Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/112Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
    • H01L31/113Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
    • H01L31/1136Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor the device being a metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

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

Description

1 194314
Foto-elektrisch omzettingssysteem
Deze uitvinding heeft betrekking op een foto-elektrisch omzettingssysteem, omvattende een fotosensor voorzien van een halfgeleiderlaag die een foto-elektrische omzettingsfunctie heeft, toevoer- en afvoer· 5 elektroden die gescheiden op de halfgeleiderlaag zijn aangebracht, een benedenste poortelektrode die aan een oppervlaktezijde van de halfgeleiderlaag is aangebracht, en een bovenste poortelektrode die aan de andere oppervlaktezijde van de halfgeleiderlaag is aangebracht, waarbij ten minste één van de benedenste en bovenste poortelektroden een lichtdoorlatingseigenschap heeft
Als een fcto-elektrische omzetUngsinrichting zijn een MOSFET-fotoce! en fötodiode, die gebruik maken 10 van monokristallijn silicium, amorf silicium, polykristallijn silicium of dergelijke, bekend.
Een CCD is goed bekend in de techniek als een systeem voor het door aftasting van een elektrisch veld overdragen van door toepassing van licht in de siliciummassa opgewekte ladingen. Ten gevolge van de ladingsoverdracht binnen de massa kan in dit systeem geen zogenaamde dunne halfgeleiderfilmafzettings-techniek voor het vormen van een fotoelektrische omzettingsinrichting op het isolerende substraat worden 15 gebruikt en is dit systeem niet geschikt voor een foto-inrichting met grote oppervlakte.
Een oppervlaktetype fotoreeks kan worden gevormd door het in een matrixvorm rangschikken van fotodiodes of MOS-fotocellen op het isolerende substraat. In dit geval is elk van de fotodiodes of MOS-fotocellen verbonden met een schakelelement, zoals een MOS-TFT, en worden in de respectieve fotodiodes of MOS-fotocellen opgeslagen ladingen op van tevoren ingestelde tijdstippen sequentieel uitgelezen.
20 Een fotosensor met TFT-structuur is door de uitvinder van deze aanvrage voorgesteld. Deze uitvinding is aan de openbaarheid prijsgegeven in Japanse octrooiaanvrage KOKAI publicatie nr. JP 03-082171. In deze openbaarmaking is een n-type leiding gevormd door het toepassen van een positieve spanning op de onderste poortelektroden onder het aanbrengen van een constante positieve spanning tussen de bron-elektrode S en de afvoerelektrode D. Deze voortgang correspondeert met de selectiestuurinrichting 25 aarigehaald in conclusie 1 van de huidige uitvinding. Vervolgens wordt een spanning, toegediend aan de bovenste poortelektrode veranderd van een positief niveau naar een negatief niveau, teneinde de geleiding ontstaan door aanbrengen van het elektrische veld via de onderste poortelektrode uit te schakelen. Deze voortgang correspondeert met de aftasttoestandstuurinrichting van conclusie 1. Hierna wordt in overeenstemming met een hoeveelheid licht ingestraald op de halfgeleiderlaag, een stroom afgevoerd tussen de 30 bronelektrode S en afvoerelektrode D. In een dergelijke voortgang blijft een bepaalde positieve spanning aangebracht op de onderste poortelektrode. In de Japanse octrooipublicatie JP 03-082171 wordt een niet-selectietoestand zoals aangehaald in conclusie 1 van de huidige uitvinding niet genoemd. Het is uit dit document derhalve onduidelijk op welke wijze het foto-elektrische omzettingssysteem functioneert gedurende een niet-selectietoestand tijdens lichtbestraling. In tegenstelling hiermee wordt in de onderhavige 35 conclusies 1 en 15 aangegeven dat bij lichtbestraling de verhouding van een afvoerstroom in een selectie-toestand (81 in figuur 4) en een afvoerstroom in een niet-selectietoestand (T1 in figuur 4) 1 x 104 keer groter Is. De signaal/ruisverhouding (s:n) van het door het foto-elektrische conversiesysteem uitgelezen signaal kan hierdoor aanzienlijk worden verbeterd.
Een foto-elektrisch omzettingssysteem van een in de aanhef genoemde soort wordt volgens de uitvinding 40 gekenmerkt, doordat het systeem een aftasttoestandstuurinrichting omvat voor het aanleggen van een spanning aan een van de eerste en tweede poortelektroden om een aftasttoestand te sturen, waarin ladingen die in de halfgeleiderlaag zijn opgewekt door toepassing van veriichtingsiicht worden vastgehouden en een toestand, waarin de ladingen niet worden vastgehouden, en een selectiestuurinrichting voor het aanleggen van een spanning aan de eerste poortelektrode om een selectietoestand te sturen, waarin een 45 signaal corresponderend met ladingen die in de halfgeleiderlaag worden opgewekt door aanlegging van verlichtingslicht vanaf de afvoerelektrode wordt uitgelezen en een niet-selectietoestand, waarin het signaal dat met de ladingen correspondeert niet wordt gelezen, waarbij de spanning aangelegd in de bovenste poort elektrode in de aftasttoestand een polariteit heeft, die tegengesteld is aan die van de spanning aangelegd in de onderste poortelektrode in de selectietoestand, en waarbij de verhouding tussen een afvoerstroom in 50 deze selectietoestand in het geval van verlichtingslicht en de niet-selectietoestand in geval van veriichüngs-licht 1 x 104 of groter is.
Met de bekende technieken bestaat het probleem dat wanneer de afvoerelektroden van een veelvoud aan fotosensoren met een enkele bedrading worden verbonden, het niveau van ruis neigt toe te nemen in overeenstemming met het aantal verbonden fotosensoren. Met de huidige uitvinding echter, waarin een zeer 55 hoge signaal/ruisverhouding wordt gerealiseerd kan een systeem zeer veel fotosensoren omvatten zonder noodzaak van gecompliceerde bedrading, en kan daarmee een zeer snelle foto-aftastingsvoortgang worden gerealiseerd. Een dergelijke voordelige eigenschap kan met de technologie uit de bekende Japanse 194314 2 publicatie niet worden bereikt.
Opgemerkt wordt dat uit de Japanse octrooipublicatie JP 62-203365 een ruisstroom Is, opgewekt in een zogenoemde "solid state" beeld opname-inrichting kan worden weergegeven alsl2 = 4xKxTxCvxFx dF, waarbij K staat voor de Boltzmann constante, T voor de temperatuur, Cv voor elektrische capaciteit van 5 verticaal signaal 6, F voor repeteerfrequentie van de "output” schakelaar en dF voor de bandbreedte. In de inrichting volgens figuren 1 en 2 van Japanse publicatie JP 62-203365 wordt de ruisstroom verminderd door het opnemen van een eerste poort 41 en een tweede poort 42 teneinde de capaciteit Cv van het verticaal signaal 6 vrijwel nul te doen zijn. In responsie op een selectiesignaal, dat afgegeven wordt door het verticale scancircuit 200 en de poortselectieleiding 8, wordt tweede poort 42 van de verticale schakelaar 4 geselec-10 teerd. Echter, deze verticale schakelaar 4 wordt niet eerder geleidend dan dat het horizontale scancircuit en de output leiding 1 daarvan een selectiesignaal afgeven waarmee de eerst poort 41 van de verticale schakeling 4 wordt geselecteerd. Dit betekent dat de eerste poort en de tweede poort 42 de functie van het selecteren van een selectiesignaal delen. Hier staat volgens de onderhavige uitvinding tegenover dat de bovenste en benedenste poortelektrodes een onderscheidelijke functie hebben. De bovenste poortelektrode 15 slaat ladingen gegenereerd door lichtbestraling op terwijl de benedenste poortelektrode wordt gebruikt voor het aflezen van een signaal dat overeenstemt met deze ladingen. Derhalve verschilt de combinatie zoals weergegeven in conclusie 1 van de toestandstuurinrichting 27 en de bovenste poortelektrode 10 met de selectiestuurinrichting 21, 23 en onderste elektrode 3, wezenlijk van de combinatie zoals wordt geleerd door voornoemde Japanse octrooipublicatie JP 62-203365, waarin het horizontale scancircuit en de eerste poort 20 41 met de verticale scancircuit 200 en de tweede poort 42 worden gecombineerd. Evenmin leert deze Japanse octrooipublicatie enige werkwijzestap equivalent aan de selectiestap en de aftaststuurstap zoals weergegeven in conclusie 15. De grote lijnen van de onderhavige uitvinding worden nader toegelicht onder verwijzing naar figuren 9 en 10.
Figuur 9 is een vergroot aanzicht in doorsnede van een fotosensor 1. De fotosensor 1 heeft een structuur 25 die een benedenste poortelektrode 3 heeft, benedenste poortisolerende film 4, foto-elektrische omzettings-halfgeleiderlaag 5, die van amorf silicium is gevormd, toevoerelektrode 6, afvoerelektrode 7, bovenste poortisolerende film 9 en bovenste poortelektrode 10, die in deze volgorde op een transparant glazen substraat 2 zijn gelamineerd. De bovenste poortelektrode .10 en bovenste poortisolerende film 9 zijn transparant. De toevoerelektrode 6 en afvoerelektrode 7 zijn van elkaar gescheiden, zodat licht op dat 30 gedeelte van de halfgeleiderlaag 5 kan worden uitgestraald, dat ligt tussen de randgedeelten van de elektroden 6 en 7. ve rlichtin gslicht A wordt vanaf de zijde van de bovenste poortelektrode 10 van de fotosensor 1 uitgestraald. De werking van de fotosensor wordt onder verwijzing naar figuur 10 toegelicht
Figuur 10 laat karakteristieke krommen zien, die de betrekking laten zien tussen een afvoerstroom lD en een bovenste poortspanning VTG die aan de bovenste poortelektrode 10 wordt aangelegd onder gebruik-35 making van de aanwezigheid en afwezigheid van het vertichtingslicht A als parameters in een omstandigheid dat een benedenste poortspanning Vbq =+20 V aan de benedenste poortelektrode 3 Is aangelegd en een afvoerspanning Vd=+10 V tussen de toevoerelektrode 6 en de afvoerelektrode 7 is aangelegd. In figuur 10 geeft de karakteristieke kromme CG een geval van geen verlichting en geeft de karakteristieke kromme CL een geval van verlichting aan.
40 In het geval van geen verlichting worden n-kanalen gevormd in zowel de bovenste als benedenste oppervlaktegebieden van de halfgeleiderlaag 5, wanneer de bovenste poortspanning VTQ=+40 V. Als een resultaat kan een afvoerstroom lD van verscheidene tientallen micro-ampère worden verkregen. De afvoerstroom lD wordt kleiner, wanneer de bovenste poortspanning Vtg ager wordt, en deze wordt kleiner dan 10~14 A, wanneer de bovenste poortspanning VTQ bij benadering gelijk aan -20 V wordt. Dit wordt 45 beschouwd zo te zijn, omdat het in het benedenste oppervlak van de halfgeleiderlaag 5 door aanlegging van de benedenste poortspanning VBQ=+20 V gevormde n-kanaa! wordt opgeheven door aanlegging van de bovenste poortspanning VTQ=-20 V. In het geval van verlichting vloeit een afvoerstroom l0, die zo groot is als verscheidene tientallen micro-ampère, net zoals in het geval van geen verlichting ten tijde van aanlegging van de bovenste poortspanning VTO=+40 V, zoals mocht worden verwacht. In tegenstelling tot het 50 geval van geen verlichting zal de afvoerstroom l0 niet in belangrijke mate worden gereduceerd, wanneer de bovenste poortspanning V-tq wordt verlaagd en zal een stroom van bij benadering 1 micro-ampère vloeien, zelfs wanneer de bovenste poortspanning Vto tot -40 V wordt verlaagd. Daardoor kan in de fotosensor 1 een uitstekende karakteristiek worden verkregen, waarbij de verhouding van een stroom (lichtstroom) in het geval van verlichting tot een stroom (donkerstroom) in het geval van geen verlichting is ingesteld op een 55 getal van zeven cijfers.
Zelfs in de fotosensor kan echter alleen de signaal/ruisverhouding worden vergroot en is net zoals bij de conventionele fotodiode en Mos-fotocel een schakelelement voor het uitlezen van opgeslagen ladingen 3 194314 vereist
Deze uitvinding is gemaakt in de hierboven beschreven situaties en een doel .van deze uitvinding is om te voorzien in een foto-elektrisch omzettingssysteem dat zodanig kan worden ontworpen, dat de fotosensor zelf zowel de foto-elektrische omzettingsfunctie als de uitleesselectiefünctie zal hebben.
5 Aanvullende doelen en voordelen van de uitvinding zullen worden uiteengezet in de beschrijving die volgt, en zullen ten dele voor de hand liggend zijn op basis van de beschrijving, of kunnen door het in de praktijk brengen van de uitvinding worden geleerd. De doelen en voordelen van de uitvinding kunnen worden verwezenlijkt en verkregen door middel vein de middelen en combinaties die in het bijzonder in de aangehechte conclusies zijn uiteengezet 10
De begeleidende tekening, die is opgenomen in en deel uitmaakt van de beschrijving, illustreert thans de voorkeur hebbende uitvoeringsvormen van de uitvinding, en dient samen met de hierboven gegeven algemene beschrijving en de hieronder gegeven gedetailleerde beschrijving van de voorkeur hebbende uitvoeringsvormen om de principes van de uitvinding toe te lichten.
15 Figuur 1 is een vergroot aanzicht in doorsnede van een op een uitvoeringsvorm van een fotosensor-systeem toegepaste fotosensor; figuur 2 laat een vervangingsschema van de in figuur 1 getoonde fotosensor zien; figuren 3A tot en met 3D laten een schema zien voor het illustreren van aan electroden van de in figuur 1 getoonde fotosensor aangelegde spanningen en de statusvariatie daarvan; 20 figuur 4 is een karakteristiekendiagram dat uitgangskarakteristieken in de spanningsaanleggingstoestand van figuur 3 laat zien; figuur 5 is een schakelschema dat een deel van een voorbeeld van een sensorenreeks laat zien, waarin dezelfde fotosensoren als de in figuur 1 getoonde fotosensor worden gebruikt; figuur 6 is een tijddiagram dat de betrekking tussen aan verscheidene gedeelten van de sensorenreeks 25 van figuur 5 aangelegde spanningen en een uitgangssignaal laat zien; figuur 7 is een blokschema dat een deel van een ander voorbeeld van een sensorenreeks laat zien, waarin dezelfde fotosensoren als de in figuur 1 getoonde fotosensor worden gebruikt; figuur 8 is een tijddiagram dat de betrekking tussen aan verscheidene gedeelten van de sensorenreeks van figuur 5 aangelegde spanningen en een uitgangssignaal laat zien; 30 figuur 9 is een vergroot aanzicht in doorsnede dat de conventionele fotosensor laat zien; en figuur 10 is een karakteristiekdiagram dat de uitgangskarakteristiek van de fotosensor van figuur 9 laat zien.
Er zullen nu uitvoeringsvormen van deze uitvinding worden beschreven onder verwijzing naar de begelei-35 dende tekening.
Figuren 1 tot en met 6 illustreren een uitvoeringsvorm van een fotosensorsysteem, en figuur 1 is een vergroot aanzicht in doorsnede van een in het fotosensorsysteem gebruikte fotosensor, figuur 2 laat een vervangingsschema van de in figuur 1 getoonde fotosensor zien, figuren 3A tot en met 3D vormen een diagram voor het illustreren van aan verscheidene electroden van de in figuur 1 getoonde fotosensor 40 aangelegde spanningen en de statusvariatie daarvan, figuur 4 is een karakteristiekendiagram dat uitgangskarakteristieken in de spanningsaanleggingstoestand van figuren 3A tot en met 3D laat zien; figuur 5 is een schakelschema da! een deel van een voorbeeld van een sensorenreeks laat zien, die de hierboven beschreven fotosensoren gebruikt, en figuur 6 is een tijddiagram dat de betrekking tussen aan verscheidene gedeelten van de sensorenreeks van figuur 5 aangelegde spanningen en een uitgangssignaal laat zien.
45 Zoals in figuur 1 is getoond, heeft een fotosensor 1 een basisstructuur, die is verkregen door het combineren van een omgekeerd stapeltype dunne filmtransistor en een coplanair type dunne filmtransistor, waarbij de halfgeleideriagen daarvan worden gebruikt als een enkele laag. De basisstructuur van de fotosensor 1 is gelijksoortig aan die van de in figuur 9 getoonde conventionele fotosensor en overeenkomstige gedeelten zijn aangegeven door dezelfde verwijzingsgetallen en de gedetailleerde toelichting daarvan 50 is achterwege gelaten.
De fotosensor 1 heeft een op een van glas of dergelijke gevormd transparant isolerend substraat 2 gevormde benedenste poortelektrode 3 en een van siliciumnitride (SiN) gevormde benedenste poort-isolerende film 4 om de benedenste poortelektrode 3 en het isolerende substraat 2 te bedekken. Een halfgeleiderlaag 5 is in positie boven de benedenste poortelektrode 3 gevormd om tegenover de benedenste 55 poortelektrode 3 te liggen, en de halfgeleiderlaag 5 is gevormd van i-type amorf silicium (i-a-si). Een toevoerelektrode 6 en een afvoerelektrode 7 zijn gevormd aan beide zijden van de halfgeleideriaag 5 en in posities op de halfgeleideriaag 5 om tegenover elkaar te liggen met een van tevoren ingestelde afstand 194314 4 daartussen ingesteld en de toevoerelectrode 6 en de afvoerelektrode 7 zijn via respectieve n+-siliciumlagen 11 en 12, die zijn gevormd van amorf silicium, waarin doteerstof, zoals fosfor, is gediffundeerd, met de halfgeleiderlaag 5 verbonden. Een benedenste transistor (omgekeerd stapeltype dunne filmtransistor) is door de hierboven beschreven elementen gevormd.
5 De toevoerelektrode 6, afvoerelektrode 7 en een gedeelte van de halfgeleiderlaag 5, dat ligt tussen de toevoerelektrode 6 en afvoerelektrode 7, zijn bedekt met een van siliciumnitride gevormde transparante bovenste poortisolerende film 9 en een bovenste poortelektrode 10 is gevormd van transparant geleidend materiaal in een positie om tegenover de benedenste poortelektrode 3 te liggen. De bovenste poortelektrode 10 is bij voorkeur met een zodanige grootte gevormd, dat deze niet alleen het kanaalgebled van de 10 halfgeleiderlaag 5 bedekt, maar eveneens de n-f-siliciumlagen 11,12, zoals in figuur 1 is getoond, teneinde elektrongatparen op te wekken, zoals later zal worden beschreven, ofschoon dit niet in de tekening is getoond, is een van siliciumnitride gevormde transparante bekledingsfilm gevormd om de bovenste poortelektrode 10 en de bovenste poortisolerende film 9 te bedekken, teneinde hen te beschermen.
Een bovenste transistor (coplanaire transistor) is opgebouwd door de bovenste poortelektrode 10, 15 bovenste poortisolerende film 9, halfgeleiderlaag 5, toevoerelektrode 6 en afvoerelektrode 7.
Zoals in figuur 1 is getoond, wordt in deze uitvoeringsvorm veriichtingslicht A op de fbtosensor 1 toegepast vanaf de zijde van de bovenste poortelektrode 10 en wordt het veriichtingslicht A op de halfgeleiderlaag 5 toegepast via de bovenste poortelektrode 10 en bovenste poortisolerende film 9. Zoals duidelijk aan de hand van de hierboven structuur zal worden begrepen, wordt het, indien de benedenste 20 poortelektrode 3 en benedenste isolerende film 4 vein de fotosensor 1 van transparant materiaal zijn gevormd, mogelijk het veriichtingslicht A vanaf de zijde van de benedenste poortelekrode 3 toe te passen en kan het hieronder beschreven bedrijf op dezelfde manier worden bewerkstelligd.
De fotosensor 1 is bijvoorbeeld zodanig gevormd, dat de benedenste poortelektrode 3 50 nm dik is, de benedenste poortisolerende film 4 2 00 nm dik is, de halfgeleiderlaag 5 1 50 nm dik is, de toevoerelektrode 25 6 en afvoerelektrode 7 50 nm dik zijn, de ohmse contactlagen 11 en 12 25 nm dik zijn, de bovenste poortisolerende film 9 2 00 nm dik is, de bovenste poortelektrode 10 50 nm dik is, en de (niet getoonde) bekledingsfilm 2 00 nm dik is, en de afstand tussen de toevoerelektrode 6 en de afvoerelektrode 7 op de halfgeleiderlaag 5 7 micrometer is.
Aldus heeft de fotosensor 1 een structuur die is verkregen door het combineren van de omgekeerd 30 stapeltype dunne filmtransistor en coplanair type dunne filmtransistor en kan het in figuur 2 getoonde vervangingsschema daarvan worden verkregen. In figuur 2 geeft BG een onderste poortelektrode aan, geeft TG een bovenste poortelektrode aan, geeft s een toevoerelektrode aan, geeft D een afvoerelektrode aan en het bedrijf wordt in het volgende toegelicht door gebruik te maken van de hierboven gegeven verwijzings-getalien.
35 Wanneer een positieve spanning, bijvoorbeeld +10 V aan de benedenste poortelektrode BG van de fotosensor 1 wordt aangelegd, wordt in de benedenste transistor een n-kanaal gevormd, op dit moment worden, wanneer een positieve spanning, bijvoorbeeld +10 V, tussen de toevoerelektrode s en de afvoerelektrode D wordt aangelegd, elektronen vanaf de zijde van de toevoerelektrode s toegevoerd, hetgeen tot gevolg heeft dat een stroom gaat vloeien. In deze omstandigheid werkt, indien een negatieve 40 spanning met een niveau voor het opheffen van het kanaal door een elektrisch veld, dat wordt tot stand gebracht door de benedenste poortelektrode BG, bijvoorbeeld -20 V, aan de bovenste poortelektrode TG wordt aangelegd, het elektrische veld vanaf de bovenste poortelektrode TG om de door het kan aal gebied gegeven invloed te reduceren door het elektrische veld dat tot stand wordt gebracht door de benedenste poortelektrode BG, en strekt als een resultaat een verarmingslaag zich uit in de dikterichting van de 45 halfgeleiderlaag 5 om het n-kanaal af te knijpen.
Op dit moment worden, indien veriichtingslicht A vanaf de zijde van de bovenste poortelektrode TG wordt toegepast, elektrongatparen opgewekt aan de zijde van de bovenste poortelektrode TG van de halfgeleider-laag 5.
In dit geval worden, aangezieri -20 V aan de bovenste poortelektrode TG wordt aangelegd, geïndu-50 ceerde gaten in het kanaalgebied opgeslagen om het elektrische veld uit te schakelen, dat door de bovenste poortelektrode TG tot stand wordt gebracht, om deze reden wordt een n-kanaal hersteld in het kanaalgebied van de halfgeleiderlaag 5, hetgeen tot gevolg heeft dat de stroom gaat vloeien. Een stroom (waarnaar hierna wordt verwezen als een afvoerstroom) lDS, die vloeit tussen de toevoerelektrode s en de afvoerelektrode D, varieert in overeenstemming met een hoeveelheid veriichtingslicht A.
55 Aldus kan, aangezien de fotosensor 1 het elektrische veld vanaf de bovenste poortelektrode TG stuurt om vorming van een door het elektrische veld vanaf de zijde van de benedenste poortelektrode BG te vormen kanaal te voorkomen en het n-kanaal af te knijpen, de ten tijde van geen verlichting vloeiende O 134514 afvoerstroom tot een uitermate kleine waarde, van bijvoorbeeld bij benadering 10'14 A, worden onderdrukt. Als een resultaat kan een verschil tussen de afvoerstroom ten tijde van verlichting en de afvoerstroom ten tijde van geen verlichting voldoende groot worden gemaakt, en varieert de versterkingsfac-tor van de benedenste transistor met een hoeveelheid verlichtingslicht en kan de signaal/ruisverhouding 5 groot worden gemaakt.
Verder worden in de fotosensor, indien de bovenste poortelektrode TG bijvoorbeeld op O V wordt ingesteld in een toestand dat een positieve spanning van +10 V aan de benedenste poortelektrode BG wordt aangelegd, gaten vanuit het invangniveau tussen de halfgeleiderlaag 5 en de bovenste poort-isolerende film 9 afgevoerd om het opfrïsbedrijf te bewerkstelligen, dat wil zeggen het terugzetbedrijf.
10 Specifieker wordt, wanneer de fotosensor 1 continu wordt gebruikt, het invangniveau tussen de halfgeleider· laag 5 en de bovenste poortisolerende film 9 gevuld met door verlichting opgewekte gaten en vanaf de afvoerelektrode D geïnjecteerde gaten, de kanaalweerstand in de geen-verlichtingtoestand klein, en neemt de afvoerstroom toe ten tijde van geen verlichting. Dan wordt 0 V aan de bovenste poortelektrode TG aangelegd om de gaten af te voeren, waarbij aldus het terugzetbedrijf wordt bewerkstelligd. In dit geval is 15 het mogelijk het terugzetbedrijf te bewerkstelligen, wanneer een negatieve spanning als een aan de bovenste poortelektrode TG aangelegde spanning wordt aangelegd.
Verder wordt, wanneer geen positieve spanning aan de benedenste poortelektrode BG in de fotosensor 1 wordt aangelegd, geen kanaal in de benedenste transistor gevormd, zodat geen afvoerstroom zal vloeien, zelfs niet, wanneer wordt verlicht, waardoor een niet-selectietoestand wordt ingesteld. Dat wil zeggen dat de 20 fotosensor 1 de selectietoestand en niet-selectietoestand kan sturen door het sturen van de aan de benedenste poortelektrode BG aangelegde spanning Vbq. Verder worden, wanneer 0 V aan de bovenste poortelektrode TG wordt aangelegd in de niet-selectietoestand, gaten vanuit het invangniveau tussen de halfgeleiderlaag 5 en de bovenste poortisolerende film 9 afgevoerd, om het terugzetbedrijf op dezelfde manier te bewerkstelligen als hierboven is beschreven.
25 Vervolgens wordt het hierboven beschreven bedrijf toegelicht onder verwijzing naar figuren 3A tot en met 3D die de betrekking laten zien tussen aan de elektroden van de fotosensor 1 aangelegde spanningen, en figuur 4 die een op dit moment verkregen afvoerstroomkarakteristiekkromme laat zien. Figuur 4 laat de afvoerstroomkarakteristiek zien, die wordt verkregen, wanneer een aan de bovenste poortelektrode TG aangelegde bovenste poortspanning Vtg wordt veranderd met betrekking tot de aan de benedenste 30 poortelektrode BG aangelegde benedenste poortspanning νΜ en de aanwezigheid en afwezigheid van verlichtingslicht A als parameters.
De twee door figuren 3A en 38 getoonde toestanden zijn dezelfde doordat de onderste poortspanning Vbq 0 V is. De toestanden komen overeen met de afvoerstroomkarakteristiekkromme T1 die wordt verkregen wanneer het verlichtingslicht A wordt toegepast (in de donkere tijd) en de afvoerstroomkarakteris-35 tiekkromme T2 die wordt verkregen, wanneer het verlichtingslicht A niet wordt toegepast (in de donkertijd). Dat wil zeggen dat in deze toestand, zelfs wanneer de bovenste poortspanning VTG wordt veranderd in een bereik van 0 V tot en met -20 V, of ongeacht de aanwezigheid of afwezigheid van het verlichtingslicht A, de afvoerstroom 1^ lager dan 10 pA blijft en de fotosensor 1 in de niet-selectietoestand is ingesteld. De afvoerstroom l^ in de donkere tijd is kleiner dan 10'14 A en de afvoerstroomkarakteristiekkromme T2 in 40 figuur 4 ligt onder de benedengrenswaarde in figuur 4.
De door figuren 3C en 3D getoonde toestemden zijn dezelfde doordat de onderste poortspanning Vbq +10 V is. In deze toestand vloeit altijd, zelfs indien licht wordt toegepast en de bovenste poortspanning v-q van 0 V tot en met -20 V veranderd, de afvoerstroom lDS van meer dan 1 mlcroampère, zoals door de afvoerstroomkarakteristiekkromme 81 in de heldere tijd in figuur 4 is getoond, waarbij aldus verlichting wordt 45 gedetecteerd.
Verder vloeit, wanneer het verlichtingslicht A niet op de fotosensor 1 wordt toegepast, een afvoerstroom los van kleiner dan 10 pA met de bovenste poortspanning VTO gelijk aan of kleiner dan -14 V ingesteld, zoals is getoond door de afvoerkarakteristiekkromme 82 in de donkere tijd in figuur 4 en neemt de afvoerstroom toe, wanneer de bovenste poortspanning VTO hoger dan de hierboven genoemde waarde 50 -14 V is ingesteld.
Daardoor kan, zoals in figuren 3A tot en met 3D is getoond, in de fotosensor 1 de aftasttoestand en terugzettoestand worden gestuurd door het sturen van de bovenste poortspanning VTO op bijvoorbeeld 0 V en -20 V en kunnen de selectietoestand en niet-selectietoestand worden gestuurd door het sturen van de benedenste poortspanning Vbq op bijvoorbeeld 0 V en +10 V. Als een resultaat wordt het mogelijk om de 55 fotosensor 1 te bedrijven als een fotosensor die de fotosensorfunctie en de selectietransistorfunctie heeft door het sturen van de bovenste poortspanning Vto en benedenste poortspanning Vbo-
De fotosensor 1 is toegepast op een sensorenreeks 20 die in figuur 5 is getoond door het benutten van 194314 6 het feit dat deze de fotosensorfunctie en de selectietransistorfunctie heeft.
Dat wil zeggen dat de sensorenreeks 20 is opgebouwd door het in een matrixvorm rangschikken van een groot aantal fotosensoren 1, en figuur 5 toont een gebied, waarin n-de en (n+1)-de fotosensoren 1 in de rijrichting en m-de en (m+1)-de fotosensoren 1 in de kolomrichting zijn gerangschikt. De benedenste 5 poortelektrode BG van de fotosensoren zijn verbonden met respectieve aanstuurleidingen 21 die zijn aangebracht om zich uit te strekken in de rijrichting, en de afvoerelektroden D daarvan zijn verbonden met respectieve signaalleidingen 22 die zijn aangebracht om zich uit te strekken in de kolomrichting. De aanstuurleidingen 21 zijn verbonden met een rij-adresdecodeerschakeling 23, die een verticale aftast-schakeling is, en de signaalleidingen 22 zijn verbonden met een kolomschakelaar 24, die een horizontale 10 aftastschakeling is. De rij-adresdecodeerschakeling 23 legt een benedenste poortspanning aan de benedenste poortelektrode BG van de voor elke rij gerangschikte fotosensoren 1 aan via de overeenkomstige aanstuurleidingen 21. De benedenste poortspanning φ^ wordt geschakeld tussen 0 V en +10 V, zoals in figuur 6 is getoond. Verder legt de kolomschakelaar 24 een afvoerspanning φ„ van 5 V aan de afvoerelektroden D van de voor elke kolom gerangschikte fotosensoren 1 aan via de overeenkomstige signaal-15 leidingen 22. De afvoerspanning φ„ wordt via een optrekweerstand 25 aan de kolomschakelaar 24 toegevoerd. Een buffer 26 is verbonden met de uitgangsklem van de kolomschakelaar 24 en een uitgangssignaal Vuit van elk van de fotosensoren 1 wordt via de buffer 26 afgegeven. Dat wil zeggen dat de optrekweerstand 25 in serie met de signaalleidingen 22 is verbonden en een door de weerstandsverhouding met de uügangsweerstand van elk van de fotosensoren 1 bepaalde waarde als een ingangssignaal voor de 20 buffer van de eerstvolgende trap wordt gebruikt, verder wordt een bovenste poortspanning een van tevoren ingestelde spanningsaanleggingsschakellng of een kloksignaalgenerator 27 aan de bovenste poortelektrode TG van de fotosensoren 1 aangelegd, en wordt de bovenste poortspanning φς geschakeld tussen 0 V en -20 V, zoals in figuur 6 is getoond. De toevoerelektroden s van de fotosensoren 1 zijn geaard. Spanningen φ^ en φ^ worden vanaf de kloksignaalgenerator 27 toegevoerd.
25 Met de in figuur 5 getoonde schakelingsopbouw worden de selectie/niet-selectietoestand en de aftast/terugzettoestand gestuurd door het sturen van de benedenste poortspanning φ^, bovenste poortspanning φφ en afvoerspanning φ„, zoals in figuur 6 is getoond.
Dat wil zeggen dat, indien de bovenste poortspanning φ^ van een van de fotosensoren 1 op 0 V wordt ingesteld om de terugzettoestand in te stellen, en dan de bovenste poortspanning φ^ op 20 V wordt 30 ingesteld en de benedenste poortspanning φ^ op 10 V wordt ingesteld, zoals in figuur 6 is getoond, de fotosensor 1 in de selectietoestand ingesteld, zoals door figuur 3D is getoond. In een geval, waarin de bovenste poortspanning φ^ op -20 V is ingesteld om de aftasttoestand in te stellen, nadat de fotosensor 1 in de selectietoestand is ingesteld, varieert de waarde van een uitgangssignaal Vuit in overeenstemming met of al dan niet het veriichtingslicht A wordt toegepast, dat wil zeggen of het een heldere tijd of donkere 35 tijd is, wanneer het gegevensuitleesbedrijf wordt bewerkstelligd, terwijl de afvoerspanning φ(1 gedurende een van tevoren ingestelde tijdsperiode op +10 V wordt gehouden- Dat wil zeggen dat in de heldere tijd, de fotosensor 1 die in de aftasttoestand is ingesteld, in de AAN-toestand wordt ingesteld, aangezien gaten in het kanaalgebied van de halfgeleideriaag 5 zijn opgeslagen om een n-kanaal te vormen door toepassing van het veriichtingslicht A. Daardoor wordt de aan de signaaileiding 22 aangelegde afvoerspanning φ<, via de 40 fotosensor 1 naar de aarde afgevoerd. Als een resultaat wordt een uitgangssignaal Vun- van 0 V afgegeven. Anderzijds wordt, in de donkere tijd, aangezien geen n-kanaal in de fotosensor 1 is gevormd en de fotosensor 1 in de UIT-toestand is ingesteid, een spanning van +10 V, die de afvoerspanning φ4 is, zoals deze is ais een uitgangssignaal Vurr afgegeven.
Daarna wordt, wanneer de bovenste poortspanning φ4 op 0 V is ingesteld, zoals in figuur 6 is getoond, 45 de fotosensor 1 in de terugzettoestand ingesteld. Dan wordt, wanneer de benedenste poortspanning φ^ op 0 V is ingesteld, de fotosensor 1 in de niet-selectietoestand ingesteld, en wordt in deze toestand de bovenste poortspanning φ^ op -20 V ingesteld om de aftasttoestand in te stellen. Dan wordt in de aftasttoestand, zelfs indien de afvoerspanning φ„ is ingesteld op +10 V, zelfs indien het veriichtingslicht A wordt toegepast, of zelfs indien het veriichtingslicht A niet wordt toegepast, het uitgangssignaal op 50 hetzelfde niveau van +10 V gehouden, dat wordt verkregen in de donkere tijd in de selectietoestand. Dat wil zeggen dat zelfs indien de bovenste poortspanning φ4 op -20 V is ingesteld om de aftasttoestand in te stellen, de fotosensor 1 in de niet-selectietoestand kan worden ingesteld, ongeacht toepassing van het veriichtingslicht A door het instellen van de benedenste poortspanning φ^ op 0 V. Verder kan, zoals duidelijk keurt worden gezien aan de hand van figuur 6, de terugzettoestand worden ingesteld ongeacht de 55 benedenste poortspanning φ^ door het instellen van de bovenste poortspanning φ^ op 0 V en kan een uitgangssignaal Vutr stabiel vanaf de fotosensor 1 worden afgeleid in het eerstvolgende gegevensuitlees-prooes.

Claims (18)

1. Foto-elektrisch omzettingssysteem, omvattende een fotosensor voorzien van een halfgeleiderlaag die een fotoelektrische omzetüngsfunctie heeft, toevoer- en afvoerelektroden, die gescheiden op de halfgeleiderlaag 55 zijn aangebracht, een benedenste poortelektrode die aan een oppervtaktezijde van de halfgeleiderlaag is aangebracht, en een bovenste poortelektrode (10) die aan de andere oppervtaktezijde van de halfgeleiderlaag is aangebracht, waarbij ten minste één van de benedenste en bovenste poortelektroden een licht- 194314 8 dooriatingseigenschap heeft, met het kenmerk, dat het systeem een aftasttoestandstuurinrichting (27) omvat voor het aanleggen van een spanning aan een van de eerste en tweede poortelektroden om een aftast* toestand te sturen, waarin ladingen die in de halfgeleiderlaag zijn opgewekt door toepassing van verlichting* slicht worden vastgehouden en een toestand, waarin de ladingen niet worden vastgehouden, en een 5 selectiestuurinrichting (21,23) voor het aanleggen van een spanning aan de eerste poortelektrode om een selectietoestand te sturen, waarin een signaal corresponderend met ladingen die in de halfgeleiderlaag worden opgewekt door aanlegging van verlichtingslicht vanaf de afvoerelektrode wordt uitgelezen en een niet-selectietoestand, waarin het signaal dat met de ladingen correspondeert niet wordt gelezen, waarbij de spanning aangelegd in de bovenste poortelektrode in de aftasttoestand een polariteit heeft, die tegengesteld 10 is aan die van de spanning aangelegd in de onderste poortelektrode in de selectietoestand, en waarbij de verhouding tussen een afvoerstroom in deze selectietoestand in het geval van vertichtingslicht en de niet-selectietoestand in geval van veiiichtingslicht 1 x 104 of groter is.
2. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgenscondusie 1, met het kenmerk, dat de halfgeleiderlaag ¢) is gevormd van amorf silicium.
3. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgenscondusie 1, met het kenmerk, dat halfgeleiderlagen (11,12), die zwaar met n-type onzuiverheid zijn gedoteerd, zijn aangebracht tussen de halfgeleiderlaag (5) en de toevoerelektrode (6) en tussen de halfgeleiderlaag (5) en de afvoerelektrode (7).
4. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgenscondusie 1, met het kenmerk, dat een toestand, waarin de in de halfgeleiderlaag (5) opgewekte ladingen worden vastgehouden, wordt ingesteld wanneer een door de 20 aftasttoestandstuurinrichting (27) aan de bovenste poortelektrode (10) aangelegde spanning negatief Is.
5. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgenscondusie 4, met het kenmerk, dat een toestand, waarin de in de halfgeleiderlaag (5) opgewekte ladingen niet worden vastgehouden, wordt ingesteld wanneer een door de aftasttoestandstuurinrichting (27) aan de bovenste poortelektrode (10) aangelegde spanning positief is.
6. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgensconclusie 1, met het kenmerk, dat een terugzettoestand, waarin 25 de in de halfgeleiderlaag (5) opgeslagen ladingen vanaf de halfgeleiderlaag (5) worden afgevoerd, wordt ingesteld wanneer een door de aftasttoestandstuurinrichting (27) aan de bovenste poortelektrode (10) aangelegde spanning positief is.
7. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgensconclusie 1, met het kenmerk, dat een selectietoestand, waarin het signaal corresponderend met de in de halfgeleiderlaag (5) opgewekte ladingen vanaf de afvoerelektrode 30 (7) wordt uitgelezen, wordt ingesteld wanneer een door de selectiestuurinrichting (21, 23) aan de benedenste poortelektrode (3) aangelegde spanning positief is.
7 1S4314 Figuur 7 is een schema dat een voorbeeld laat zien, waarin de fotosensor 1 is toegepast op een andere sensorenreeks 30. De in figuur 7 getoonde sensorenreeks 30 is gelijksoortig aan die van figuur 5, behalve dat de afvoerspanning φ<, via een vooroplaadtransistor 35 aan de kolomschakelaar 24 wordt aangelegd, waarbij de vooroplaadtransistor 35 kan zijn gevormd van een P-MOSFET of dergelijke en in de AAN- cf 5 UIT-toestand wordt gestuurd door een vooroplaadspanning φ^. Figuur 8 is een tijddiagram voor het illusteren van de werking van de sensorenreeks 30 en de werking daarvan wordt hieronder toegelicht De bovenste poortspanning φ^ van de fotosensor 1 wordt op 0 V ingesteld, en de benedenste poort-spanning φ^ wordt op 0 V ingesteld om de terugzettoestand in te stellen, en in de terugzettoestand wordt 10 een vooroplaadspanning φΜ gedurende een van tevoren ingestelde tijdsperiode aan de vooroplaadtransistor 35 aangelegd, teneinde een afvoerspanning φ^ aan de signaalleidingen 32 aan te leggen en deze voor op te laden. Daarna wordt de bovenste poortspanning φ, op -20 V ingesteld om de fotosensor 1 in de aftast-toestand in te stellen, en wordt in de aftasttoestand, indien de benedenste poortspanning φ,^ op 10 V is ingesteld, de fotosensor 1 in de selectietoestand ingesteld. Wanneer de fotosensor 1 in de selectietoestand 15 is ingesteld, wordt de waarde van het uitgangssignaal Vurr in overeenstemming met de heldere tijd of donkere tijd veranderd. Dat wil zeggen dat in de heldere tijd de fotosensor 1 in de AAN-toestand wordt ingesteld door toepassing van het verlichtingslicht A, en het uitgangssignaal Vurr in 0 V wordt veranderd. Anderzijds wordt, in de donkere tijd, aangezien de fotosensor 1 niet wordt AAN-geschakeld, een spanning van +10 V in de vooroplaadtoestand zoals dit is ais een uitgangssignaal VUIT afgegeven.
20 Daarna wordt, indien de benedenste poortspanning φ^ op 0 V is ingesteld, zoals in figuur 8 is getoond, de niet-selectietoestand ingesteld, en wordt in de niet-selectietoestand, indien de bovenste poortspanning φ^ op 0 V is ingesteld, de fotosensor 1 in de terugzettoestand ingesteld. Dan wordt in de terugzettoestand het vooroplaadbedrijf bewerkstelligd met de vooroplaadspanning φΜ ingesteld op 0 V. De aftasttoestand wordt ingesteld door het instellen van de bovenste poortspanning φ^ op -20 V in de vooropgeladen toestand. In 25 de aftasttoestand wordt, aangezien de benedenste poortspanning φ^ 0 V is, het uitgangssignaal vurr op dezelfde spanning van +10 V gehouden, als een uitgangssignaal dat in de donkere tijd wordt verkregen in de selectietoestand, zelfs indien het verlichtingslicht A wordt toegepast of zelfs indien het verlichtingslicht A niet wordt toegepast. Dat wil zeggen dat zelfs indien de bovenste poortspanning op -20 V is ingesteld om de aftasttoestand in te stellen nadat het vooroplaadbedrijf is bewerkstelligd, de fotosensor 1 in de 30 niet-selectietoestand kan worden gehouden, ongeacht toepassing van het verlichtingslicht A door het instellen van de benedenste poortspanning φ^ op 0 V. verder kan, zoals duidelijk aan de hand van figuur 8 kan worden begrepen, de terugzettoestand worden ingesteld ongeacht de benedenste poortspanning φ^ door het instellen van de bovenste poortspanning φ^ op 0 V en kan aldus een uitgangssignaal Vurr stabiel vanaf de fotosensor 1 worden afgeleid in het eerstvolgende gegevensuitleesprooes.
35 In het fotosensorsysteem, dat de hierboven beschreven fotosensoren heeft, kan aangezien de aftast-toestandstuurinrichting een spanning stuurt, die is aangelegd aan de poortelektrode aan de verfichtingszijde, die is gerangschikt aan een zijde van de halfgeleiderlaag om de aftasttoestand van de fotosensor te sturen en de selectiestuurinrichting een spanning stuurt, die is aangelegd aan de poortelektrode die is gerangschikt aan de zijde die ligt tegenover de halfgeleiderlaag om de selectie- en niet-selectietoestanden van de 40 fotosensor te sturen, zowel de fotosensorfunctie ais de selectietransistorfunctie gelijktijdig worden bereikt, waarbij het aldus mogelijk wordt gemaakt om selectietransistoren achterwege te laten, waarin in de stand van de techniek gescheiden is voorzien voor het selecteren van de fotosensoren. Als een resultaat kan de grootte van het fotosensorsysteem zelf worden gereduceerd, waardoor beeldelementen met hoge dichtheid worden bereikt.
45 Verder kunnen, indien een aan de poortelektrode aan de verfichtingszijde aangelegde spanning wordt gestuurd door de aftasttoestandstuurinrichting om de zet- en terugzettoestanden van de fotosensor te sturen, in de voorafgaande cyclus opgeslagen ladingen snel worden afgevoerd, zodat de hoeveelheid verlichtingslicht continu kan worden gedetecteerd. 50
8. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgenscondusie 6, met het kenmerk, dat een selectietoestand, waarin het signaal corresponderend met de in de halfgeleiderlaag (5) opgewekte ladingen vanaf de afvoerelektrode (7) worden uitgelezen, wordt ingesteld wanneer een door de aftasttoestandstuurinrichting (27) aan de 35 benedenste poortelektrode (10) aangelegde spanning negatief is.
9. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgensconclusie 1, met het kenmerk, dat dit voorts ten minste één aanstuurleiding (21) omvat, een aantal signaalleidingen (22),een aantal fotosensoren (1),die zijn ingericht om respectievelijk overeen te komen met het aantal signaalleidingen (22,32), waarbij bij elk van de fotosensoren (1) een (7) van de toevoer- en afvoerelektroden (6, 7) is verbonden met een overeenkomstige 40 van de signaalleidingen (22, 32), en de onderste poortelektrode (3) is verbonden met de aanstuurleidingen (21,31).
10. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgensconclusie 9, met het kenmerk, dat dit verder een kolom* schakelinrichting (24, 25,26, 27, 35) omvat voor het selecteren van een van het aantal signaalleidingen (22).
11. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de kolom- 45 schakelinrichting (24, 25,26, 27,35) is voorzien van een alvoerspanningsaanleggingsinrichting (24,25,26, 27,35) voor het aanleggen van een afvoerspanning aan elk van de signaalleidingen (22).
12. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de afvoerspanningsaan-leggingsinrichting (24, 25, 27) is voorzien van een kolomschakelelement (24, 25, 26,27, 35) dat aan de afvoerspanningsingangszljde Is aangebracht.
13. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de kolom- schakelinrichting (24, 25,26,27, 35) Is voorzien van een inrichting (25,26) voor het detecteren van het signaal corresponderend met een variatie in de aan de signaalleiding (22) aangelegde afvoerspanning door AAN-schakeling van de fotosensor (1).
14. Foto-elektrischomzettingssysteemvolgensconclusie 9, met het kenmerk, dat dit verder een aantal 55 aanstuurleidingen (21) omvat, dat is ingericht om zich uit te strekken in een richting die loodrecht staat op het aantal signaalleidingen (22) en dat de fotosensor (1) is gerangschikt op een positie nabij elk van de kruisingen tussen de signaalleidingen (2) en de aanstuurleidingen (21). 9 194314
15. Foto-elektrisch omzettingswerkwijze voor toepassing van een foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 1, welke een voorbereidingsstap omvat voor het verschaffen van een fotosensor die is voorzien van een halfgeleiderlaag . die een foto-elektrische omzettingsfunctieheeft, toevoer* en afvoerelektroden die gescheiden op de halfgeleiderlaag zijn aangebracht, een bovenste poortelektrode die transparant is en is 5 aangebracht aan een oppervlaktezijde van de halfgeleiderlaag, en een benedenste poortelektrode die aan de andere oppervlaktezijde van de halfgeleiderlaag is aangebracht, gekenmerkt door een selectiestap voor het aan de benedenste poortelektrode (3) aanleggen van een spanning met een polariteit om de fotosensor (1) in een selectietoestand te sturen, een aftaststuurstap voor het aan de onderste poortelektrode (10) aanleggen van een spanning met een polariteit die tegengesteld is aan die van de spanning in de 10 selectiestap om de halfgeleiderlaag (5) van de fotosensor (1) in een aftasttoestand te sturen, een verlichtingsstap voor het toepassen van verfichtingslicht vanaf de zijde van de bovenste poortelektrode (10), een uitleesstap voor het van één vein de afvoerstromen corresponderend met een hoeveelheid licht aangebracht op de fotosensor (1) en van een spanning van de afvoerelektrode (7), veranderd voor het opwekken van de afvoerstroom corresponderend met de hoeveelheid licht aangebracht op de fotosensor 15 (1), waarbij de verhouding tussen een afvoerstroom in deze selectietoestand in het geval van veriichting-slicht en de niet-selectietoestand in geval van verfichtingslicht 1 x 104 of groter is.
16. Foto-elektrische omzettingwerkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat deze voorts een voorbereidingsstap omvat voor het verschaffen van een fötosensorreeks die is voorzien van ten minste één aanstuurleiding (31), een aantal signaalleidingen (32), en een aantal fotosensoren (1) die zijn gerangschikt 20 om overeen te komen met het aantal signaalleidingen (32) en waarbij elk van de fotosensoren (1) is voorzien van een van de toevoer- en afvoerelektroden, verbonden met een overeenkomstige van de signaalleidingen (32), en de tweede benedenste poortelektrode (3), verbonden met de aanstuurleiding (31), een vooroplaadstap voor het vooropladen van de signaalleidingen (32) door het aan de signaalleidingen (32) aanleggen van de afvoerspanning, en een detectiestap voor het detecteren van een der afvoerstromen 25 en een spanning van de signaalleiding (32) aangepast ten behoeve van de afvoerstroom.
17. Foto-elektrische omzettingswerkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat deze verder een terugzetstap omvat voor het na de detectiestap afvoeren van door verlichting vanaf de fotosensor (1) in de halfgeleiderlaag (5) opgeslagen ladingen.
18. Foto-elektrische omzettingswerkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de vooroplaadstap 30 wordt bewerkstelligd in een periode tussen de terugzetstap en de aftaststuurstap. Hierbij 8 bladen tekening
NL9301775A 1992-10-16 1993-10-14 Foto-elektrisch omzettingssysteem. NL194314C (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4304587A JP3019632B2 (ja) 1992-10-16 1992-10-16 フォトセンサシステム及びその駆動方法
JP30458792 1992-10-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NL9301775A NL9301775A (nl) 1994-05-16
NL194314B NL194314B (nl) 2001-08-01
NL194314C true NL194314C (nl) 2001-12-04

Family

ID=17934795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9301775A NL194314C (nl) 1992-10-16 1993-10-14 Foto-elektrisch omzettingssysteem.

Country Status (4)

Country Link
US (2) US5463420A (nl)
JP (1) JP3019632B2 (nl)
KR (1) KR970007134B1 (nl)
NL (1) NL194314C (nl)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3019632B2 (ja) * 1992-10-16 2000-03-13 カシオ計算機株式会社 フォトセンサシステム及びその駆動方法
US6021172A (en) * 1994-01-28 2000-02-01 California Institute Of Technology Active pixel sensor having intra-pixel charge transfer with analog-to-digital converter
JP3089971B2 (ja) * 1995-01-20 2000-09-18 カシオ計算機株式会社 光電変換素子の駆動方法
JP3416351B2 (ja) * 1995-09-28 2003-06-16 キヤノン株式会社 光電変換装置及びその駆動方法、それを用いたx線撮像装置及びその駆動方法
US6310683B1 (en) 1997-08-05 2001-10-30 Casio Computer Co., Ltd. Apparatus for reading fingerprint
ATE202882T1 (de) * 1997-12-18 2001-07-15 Simage Oy Vorrichtung zur strahlungsbildaufnahme
US6020581A (en) * 1998-02-24 2000-02-01 International Business Machines Corporation Solid state CMOS imager using silicon-on-insulator or bulk silicon
JP2000131444A (ja) * 1998-10-28 2000-05-12 Canon Inc 放射線検出装置、放射線検出システム、及び放射線検出装置の製造方法
CN1224240C (zh) 1999-04-09 2005-10-19 卡西欧计算机株式会社 用于光敏元件系统的驱动控制法
DE60041627D1 (en) 1999-08-02 2009-04-09 Casio Computer Co Ltd Photosensor und photosensorsystem
US6888571B1 (en) 1999-09-27 2005-05-03 Casio Computer Co., Ltd. Photosensor system and drive control method thereof
US6867811B2 (en) * 1999-11-08 2005-03-15 Casio Computer Co., Ltd. Photosensor system and drive control method thereof
CN1164088C (zh) 1999-11-08 2004-08-25 卡西欧计算机株式会社 光传感器系统及其驱动控制方法
JP3455761B2 (ja) 1999-11-10 2003-10-14 カシオ計算機株式会社 フォトセンサシステムの感度調整装置及びその感度調整方法
US6566685B2 (en) * 2000-04-12 2003-05-20 Casio Computer Co., Ltd. Double gate photo sensor array
CA2423378C (en) * 2001-06-18 2008-07-22 Casio Computer Co., Ltd. Photosensor system and drive control method thereof
US6765187B2 (en) * 2001-06-27 2004-07-20 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus
JP4154874B2 (ja) * 2001-07-30 2008-09-24 カシオ計算機株式会社 指紋読取装置および指紋読取方法
JP4019250B2 (ja) * 2001-11-14 2007-12-12 カシオ計算機株式会社 フォトセンサシステム及びフォトセンサシステムにおけるフォトセンサの駆動制御方法
JP2003332560A (ja) * 2002-05-13 2003-11-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置及びマイクロプロセッサ
JP4342774B2 (ja) 2002-07-10 2009-10-14 シャープ株式会社 光電変換量検出方法および光電変換装置、画像入力方法および画像入力装置、2次元イメージセンサおよび2次元イメージセンサの駆動方法
JP4373063B2 (ja) 2002-09-02 2009-11-25 株式会社半導体エネルギー研究所 電子回路装置
JP4094386B2 (ja) * 2002-09-02 2008-06-04 株式会社半導体エネルギー研究所 電子回路装置
AU2003290429A1 (en) * 2002-12-25 2004-07-22 Casio Computer Co., Ltd. Optical dna sensor, dna reading apparatus, identification method of dna and manufacturing method of optical dna sensor
JP4574118B2 (ja) * 2003-02-12 2010-11-04 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置及びその作製方法
JP2007060070A (ja) * 2005-08-23 2007-03-08 Casio Comput Co Ltd 画像読取装置及びその駆動制御方法
US20080070423A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Crowder Mark A Buried seed one-shot interlevel crystallization
US20090078940A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Sharp Laboratories Of America, Inc. Location-controlled crystal seeding
EP2448012B1 (en) * 2009-06-26 2013-12-18 Sharp Kabushiki Kaisha Method of operating a PHOTOTRANSISTOR, AND A DISPLAYING DEVICE EQUIPPED THEREWITH
KR102253973B1 (ko) * 2010-01-20 2021-05-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치
US9024367B2 (en) * 2012-02-24 2015-05-05 The Regents Of The University Of California Field-effect P-N junction
CN104576810B (zh) * 2014-08-12 2016-04-20 深圳市芯思杰联邦国际科技发展有限公司 共面电极模拟光电探测器芯片及其制作方法
JP6814429B2 (ja) * 2015-08-10 2021-01-20 天馬微電子有限公司 光センサ素子及び光電変換装置
RU2617881C2 (ru) * 2015-10-22 2017-04-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Интегральная схема быстродействующего матричного приемника оптических излучений
CN109860328B (zh) * 2019-03-07 2020-11-24 昆山龙腾光电股份有限公司 光传感器及其制作方法和显示装置
US11830904B2 (en) * 2020-07-08 2023-11-28 Hannstouch Solution Incorporated Light sensing device having offset gate electrode and light sensing panel and light sensing display panel using the same
CN115411135A (zh) * 2021-05-13 2022-11-29 北京大学深圳研究生院 一种光电探测晶体管
CN113363343A (zh) * 2021-05-31 2021-09-07 Tcl华星光电技术有限公司 半导体器件和感光装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58120379A (ja) * 1982-01-11 1983-07-18 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置
USRE34309E (en) * 1984-12-26 1993-07-13 Canon Kabushiki Kaisha Image sensor device having plural photoelectric converting elements
JPS62104074A (ja) * 1985-10-30 1987-05-14 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子
JPS62198155A (ja) * 1986-02-26 1987-09-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜イメ−ジセンサ
JPS62203365A (ja) * 1986-03-03 1987-09-08 Seiko Epson Corp 固体撮像装置
US4959723A (en) * 1987-11-06 1990-09-25 Canon Kabushiki Kaisha Solid state image pickup apparatus having multi-phase scanning pulse to read out accumulated signal
JP2817246B2 (ja) * 1989-08-25 1998-10-30 カシオ計算機株式会社 フォトセンサ
JP3019632B2 (ja) * 1992-10-16 2000-03-13 カシオ計算機株式会社 フォトセンサシステム及びその駆動方法

Also Published As

Publication number Publication date
NL194314B (nl) 2001-08-01
KR940010403A (ko) 1994-05-26
KR970007134B1 (ko) 1997-05-02
NL9301775A (nl) 1994-05-16
JP3019632B2 (ja) 2000-03-13
JPH06132560A (ja) 1994-05-13
US5583570A (en) 1996-12-10
US5463420A (en) 1995-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL194314C (nl) Foto-elektrisch omzettingssysteem.
EP2216817B1 (fr) Capteur d&#39;images à semiconducteur à éclairement par la face arrière
NL194019C (nl) Foto-elektrisch omzettingssysteem.
US6512547B1 (en) Solid-state imaging device and method of detecting optical signals using the same
US4454526A (en) Semiconductor image sensor and the method of operating the same
US4728802A (en) Balanced drive photosensitive pixel and method of operating the same
US5591963A (en) Photoelectric conversion device with dual insulating layer
US6445414B1 (en) Solid-state image pickup device having vertical overflow drain and resistive gate charge transfer device and method of controlling thereof
US5097120A (en) Contact type image sensor device
US4524391A (en) Two-dimensional solid-state image sensor device
KR960002100B1 (ko) 전하결합소자형 이미지센서
US4845355A (en) Photoconductive type sensor and its driving method and apparatus
US6046446A (en) Photoelectric conversion apparatus having semiconductor structure and refresh feature, and method for driving same
KR100595795B1 (ko) 화상 판독 장치 및 화상 판독 방법
US4429330A (en) Infrared matrix using transfer gates
JPH06296036A (ja) フォトセンサ
US5539458A (en) TFT-drive image sensor capable of producing an offset-free image signal
JPH0864793A (ja) 光電変換装置
JP3246062B2 (ja) フォトセンサシステム
EP3163622A1 (fr) Cellule logique photosensible a illumination par la face avant
JP2660046B2 (ja) イメージセンサ
JPH08204223A (ja) 光電変換素子の駆動方法
JPH0864856A (ja) 光電変換装置
JPH09121305A (ja) 赤外線固体撮像素子の駆動方法及びその装置
JPH069239B2 (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A1A A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20080501

V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20130501