DE69009882T2 - Festkörperbildsensor. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festkörper-Abbildungseinrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG (Beschreibung des Standes der Technik)
• Der Aufbau einer herkömmlichen Festkörper-Abbildungseinrichtung, beispielsweise aus der DE-A-33 26 924, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in Fig. 6 gezeigte Einrichtung beschrieben. Licht, welches auf lichtempfindliche Elemente 11 auftrifft, welche in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, wird in Ladung umgewandelt und eine Ladung, die der einfallenden Lichtmenge äquivalent ist, wird in den lichtempfindlichen Elementen 11 gespeichert. Nachdem die gespeicherte Ladung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt durch vertikale Übertragungswege 12 gelesen worden ist, wird sie über die vertikalen Übertragungswege 12 und einen horizontalen Übertragungsweg 13 an eine Ausgangsschaltung 14 gesendet, in eine Spannung umgewandelt und der Strom davon verstärkt, wonach sie nach außen ausgegeben wird.
• Eine Querschnittsansicht dieser Festkörper-Abbildungseinrichtung, die entlang der Schnittlinie X-X in Fig. 6 genommen ist, ist, ist in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 7 ist ein p&supmin;-Wannengebiet 23 auf einem n-Typ-Halbleitersubstrat 24 gebildet und ein lichtempfindliches Element 11 und ein vertikaler Übertragungsweg 12 sind zusammen mit einem Elementisolationsgebiet 25 auf dem p&supmin;-Wannengebiet 23 gebildet. Zusätzlich ist eine Ausleseelektrode 21 auf dem p&supmin;-Wannengebiet 23 zwischen dem lichtempfindlichen Element 11 und dem vertikalen Übertragungsweg 12 gebildet und eine Übertragungselektrode 22 ist auf dem vertikalen Übertragungsweg 12 gebildet. Dann wird ein lichtundurchlässiger Film 26, der ein daran gebildetes Loch aufweist, über den Elektroden 21 und 22 gebildet.
• Licht, welches durch das Loch in dem lichtundurchlässigen Film 26 fällt, wird in dem lichtempfindlichen Element 11 als eine Ladung gespeichert. Diese gespeicherte Ladung wird aus dem vertikalen Übertragungsweg 12 durch Anlegen einer positiven Spannung an die Ausleseelektrode 21 ausgelesen und dann durch eine an die Übertragungselektrode 22 angelegte Impulsspannung transferiert. Während dieser Zeit wird an das Halbleitersubstrat 24 durch eine variable Spannungsquelle 15 eine Sperrspannung Vsub angelegt.
• Bei dieser Festkörper-Abbildungseinrichtung wird die Tiefe des p&supmin;-Wannengebiets 23 direkt unter dem lichtempfindlichen Element 11 auf Xj verkleinert, so daß irgendeine in dem lichtempfindlichen Element 11 gespeicherte Überschußladung über das p&supmin;-Wannengebiet 23 in das Halbleitersubstrat 24 leckt. Die Verteilung eines Potentials entlang der Linie A-B in Fig. 7 in diesem Fall ist in Fig. 8 gezeigt. Jede in dem lichtempfindlichen Element 11 gespeicherte Ladung, die die Potentialbarrierespannung VT (VT = 1 Volt in diesem Beispiel) der p&supmin;-Wanne übersteigt, leckt in das Halbleitersubstrat 24 hinein. Falls die Potentialbarrierespannung VT zu groß ist, nimmt deshalb die maximale Ladungsmenge, die in dem lichtempfindlichen Element 11 gespeichert werden kann, ab und der dynamische Bereich der Festkörperabbildungseinrichtung nimmt ebenfalls ab. Falls die Potentialbarrierespannung VT zu gering ist, fließt andererseits eine Überschußladung in andere lichtempfindliche Elemente und in die Ladungsübertragungswege (den vertikalen Übertragungsweg 12 und den horizontalen Übertragungsweg 13), was parasitäre Streusignale zur Folge hat. Deshalb muß die Potentialbarrierespannung vT auf einen geeigneten Wert eingestellt werden.
(Von der vorliegenden Erfindung zu lösendes Problem)
• Sogar wenn die Festkörper-Abbildungseinrichtungen mit dem obigen Aufbau durch ein festgelegtes Herstellungsverfahren hergestellt werden, treten Veränderungen des spezifischen Widerstandes sub von verschiedenen Halbleitersubstraten 24 auf. Deshalb ist es hinreichend bekannt, daß jeweils eine unterschiedliche Sperrspannung an jede Festkörper-Abbildungseinrichtung angelegt werden muß, um die Potentialbarriere VT des P-Wannengebiets auf einen vorgegebenen Wert einzustellen.
• Diese Situation wird im folgenden noch unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Falls beispielsweise die optimale Potentialbarrierespannung VT zu 1,0 V angenommen wird, muß eine Sperrspannung Vsub von 10,0 V an eine Festkörperabbildungseinrichtung angelegt werden, deren Halbleitersubstrat einen spezifischen Widerstand von 35 Ω.cm (siehe Kurve g&sub2;) aufweist.
• Um diese Potentialbarrierespannung VT von 1,0 V in Festkörper-Abbildungseinrichtungen sicherzustellen, deren Halbleitersubstrate spezifische Widerstände von 27 Ω.cm oder 43 Ω.cm aufweisen, müssen entsprechende Sperrspannungen Vsub von 5,0 V und 15 V angelegt werden, wie durch die Kurven g&sub1; bzw. g&sub3; angezeigt ist.
• Bei der Herstellung von Halbleiterwafern in dem Gebiet mit hohem Widerstand ist es allgemein schwierig, den prozeß zur Einhaltung eines konstanten spezifischen Widerstandes zu steuern, so daß es schwierig ist, eine große Anzahl von Wafern mit dem gleichen spezifischen Widerstand zu erhalten. Die herkömmliche Abhilfe besteht darin, den Wert sub jedes Substrats zu messen und die Sperrspannung Vsub in solcher Weise einzustellen, daß die Potentialbarrierespannung VT immer die gleiche ist. In den in Fig. 9 gezeigten Beispielen müßten an die Halbleitersubstrate, deren spezifische Widerstände sub 27 Ω.cm, 35 Ω.cm und 43 Ω.cm sind Sperrspannungen Vsub von 5,0 V, 10,0 V bzw. 15,0 V angelegt werden, um eine konstante Potentialbarrierespannung VT (= 1,0 V) zu erreichen.
• Deshalb weist die herkömmliche Festkörper-Abbildungseinrichtung das Problem auf, daß die Sperrspannung Vsub von außen eingestellt werden muß.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung der obigen Probleme ausgelegt worden. Sie schafft eine Festkörper-Abbildungseinrichtung, bei der eine Sperrspannung automatisch so eingestellt wird, daß eine Potentialbarrierespannung auf einem optimalen Pegel liegt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung einer Festkörper-Abbildungseinrichtung, die auf einem Halbleitersubstrat eines ersten Leifähigkeitstyps eine Wanne des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und zusätzlich eine Vielzahl von lichtempfindlichen Gebieten des ersten Leitfähigkeitstyps, die in der Wanne gebildet sind, umfaßt, wobei eine an das Halbleitersubstrat in bezug auf die Wanne angelegte Sperrspannung eine Potentialbarriere in der Wanne bewirkt, so daß in den lichtempfindlichen Gebieten gespeicherte Überschußladungen über die Potentialbarriere fließen, um in das Halbleitersubstrat abzufließen oder zu lecken. Die Verbesserung umfaßt die Schaffung einer Erfassungsschaltung auf dem Substrat, die den Widerstand des Halbleitersubstrats erfaßt, und eine Einstellschaltung, die die Sperrspannung so einstellt, daß die Potentialbarriere konstant gehalten wird, und zwar auf der Grundlage des durch die Erfassungsschaltung erfaßten Widerstandes.
• In der in der obigen Weise aufgebauten Festkörper-Abbildungseinrichtung wird der Widerstand des Halbleitersubstrats durch die Erfassungsschaltung erfaßt und die Sperrspannung wird durch die Einstellschaltung so eingestellt, daß die Potentialbarrierespannung konstant gehalen wird, und zwar auf der Grundlage des erfaßten Widerstandes. Dieser Betrieb ermöglicht eine automatische Einstellung der Sperrspannung, so daß die Potentialbarrierespannung auf einem optimalen Wert gehalten wird, wobei die Notwendigkeit der Einstellung der Sperrspannung von außen entfällt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Erfassungsschaltung und einer Einstellschaltung einer Festkörperabbildungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 eine Draufsicht der Festkörper-Abbildungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 3 eine Kurvendarstellung der Eigenschaften der in Fig. 1 gezeigten Erfassungsschaltung und der Einstellschaltung;
• Fig. 4 ein Schaltbild einer Erfassungsschaltung und einer Einstellschaltung einer Festkörper-Abbildungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 5 ein Schaltbild, das eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 6 eine Draufsicht einer herkömmlichen Festkörper-Abbildungseinrichtung;
• Fig. 7 eine Querschnittsansicht der herkömmlichen Festkörper-Abbildungseinrichtung aus Fig. 5, und zwar entlang der Schnittlinie X-X;
• Fig. 8 ein Diagramm der Potentialverteilung in der Tiefenrichtung unterhalb eines lichtempfindlichen Elementes der herkömmlichen Festkörper-Abbildungseinrichtung; und
• Fig. 9 eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen einer an das Substrat angelegten Spannung Vsub und der Potentialbarrierespannung VT.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Eine erste Ausführungsform der Festkörper-Abbildungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Diese Ausführungsform der Festkörper-Abbildungseinrichtung umfaßt eine Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen 11, vertikale Übertragungswege 12, einen horizontalen Übertragungsweg 13, eine Ausgangsschaltung 14, eine Erfassungsschaltung 61 und eine Einstellschaltung 62. Andere Elemente außer der Erfassungsschaltung 61 und der Einstellschaltung 62 wurden bereits in dem Abschnitt über den Stand der Technik beschrieben, so daß sich deren weitere Beschreibung erübrigt. Die Erfassungsschaltung 61 und die Einstellschaltung 62 sind auf dem gleichen Halbleitersubstrat wie die anderen Elemente (wie beispielsweise die lichtempfindlichen Elemente 11) gebildet. Ein Querschnitt durch die Erfassungsschaltung 61 und die Einstellschaltung 62 entlang der Schnittlinie Y-Y in Fig. 2 ist in Fig. 1 gezeigt. Die Erfassungsschaltung 61 ist aus einem auf dem n-Typ-Halbleitersubstrat 24 gebildeten p&supmin;-Wannengebiet 52 mit einer in dem p&supmin;-Wannengebiet 52 gebildeten n-Typ-Diffusionsschicht 54 aufgebaut. Eine n&spplus;-Schicht 55, an die eine Referenzspannung Vref angelegt wird, wird innerhalb der Diffusionsschicht 54 erzeugt und ein als Elementisolations- und Verbindungsgebiet dienendes p&spplus;-Gebiet 25 wird in dem p&supmin;-Wannengebiet 52 gebildet.
• Die Einstellschaltung 62 ist aufgebaut aus einem auf dem n-Typ-Halbleitersubstrat 24 gebildeten p&supmin;-Wannengebiet 500 mit einer als Kontakt verwendeten p&spplus;-Schicht 57, einem Source-Gebiet 58 mit einer n&spplus;-Schicht, einem Drain-Gebiet 59 mit einer n&spplus;-Schicht und einem Kanalgebiet 501 mit einer in dem p&supmin;-Wannengebiet 500 gebildeten n-Schicht. Eine Gate-Elektrode 502, die Aluminium oder Polysilizium umfaßt, ist auf dem Kanalgebiet 501 mit einem dazwischen angeordneten Isolationsfilm gebildet. Eine als ein Kontakt dienende n&spplus;-Schicht 56 ist zwischen den p&supmin;-Wannengebieten 52 und 500 gebildet. Die n&spplus;-Schicht 56, die p&spplus;-Schicht 57, die n&spplus;-Schicht 58 und die Gate-Elektrode 502 sind durch die gleiche Verdrahtung verbunden und eine Drain-Spannung VD ist an das Drain-Gebiet 59 anglegt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfassungsschaltung 61 und die Einstellschaltung 62 mit einem lichundurchlässigen Film abgedeckt sind, obwohl dieser Film in der Figur nicht dargestellt ist.
• Nachstehend werden die Funktionen der Erfassungsschaltung 61 und der Einstellschaltung 62 beschrieben.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Erfassungsschaltung 61 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Kombination des lichtempfindlichen Elementes 11 und des darunterliegenden p&supmin;-Wannengebiets 23 der herkömmmlichen Festkörper-Abbildungseinrichtung aus Fig. 6 auf, aber die n&spplus;-Schicht 55 in der n-Typ-Diffusionsschicht 54, die dem lichtempfindlichen Element 11 entspricht, ist innerhalb der Erfassungsschaltung 61 gebildet und das Potential der n-Typ-Diffusionsschicht 54 kann durch die mit der n&spplus;-Schicht 55 verbundenen Verdrahtung auf die Referenzspannung Vref eingestellt werden. Deshalb ist die Potentialverteilung in der Tiefenrichtung die gleiche wie die in Fig. 7 gezeigte und ein Strom beginnt plötzlich zu fließen, wenn Vref unter die Potentialbarrierespannung VT fällt. Da die Potentialbarrierespannung VT von dem spezifischen Widerstand sub des Halbleitersubstrats 24 abhängt, zeigt die obige Beschreibung, daß die Erfassungsschaltung 61 den spezifischen Widerstand sub des Halbleitersubstrats 24 erfassen kann.
• Die Einstellschaltung 62 ist eine Konstantstromschaltung, die die Sättigungseigenschaften des MOS-Transistors verwendet, der aus dem Source-Gebiet 58, dem Kanal-Gebiet 501, dem Drain-Gebiet 59 und der Gate-Elektrode 502 gebildet ist. Wenn beispielsweise die Schwellspannung VT des obigen MOS-Transistors -2V und seine Drain-Spannung VD 20 V ist, arbeitet die Einstellschaltung 62 als eine Konstantstromquelle, deren Strom kVT² /2 ist, um die an das Substrat 24 angelegte Sperrspannung Vsub innerhalb des Bereichs von Vsub ≤ VD + VT = 18 V einzustellen. In diesem Fall sind die Eigenschaften der Einstellschaltung 62 so, wie durch die Kurve in Fig. 3 angezeigt, in der k = 0,5 mA/V² ist.
• Wenn nun Vref = 1,0 V an die n&spplus;-Schicht 55 der Erfassungsschaltung 61 angelegt wird, wird das Potential der n-Schicht 54 1 V. Wenn die an das Halbleitersubstrat 24 angelegte Sperrspannung Vsub weit über Null ansteigt, steigt die Potentialbarrierespannung VT des p&supmin;-Wannengebiets 52 ebenfalls an, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist. Wenn die Sperrspannung Vsub den Pegel erreicht, bei dem diese Potentialbarrierespannung VT gleich 1 V wird (beispielsweise, wenn Vsub gleich 5 V wird, wenn der spezifische Widerstand sub 27 Ω.cm ist), beginnen Elektronen über das p&supmin;-Wannengebiet 52 in das Substrat 24 herauszufließen. Diese Elektronen fließen, wie in Fig. 3 durch die Kurven h&sub1;, h&sub2; und h&sub3; gezeigt, die Kennlinien für die Erfassungsschaltung 61 sind und den Zusammenhang zwischen der Sperrspannung Vsub und dem Strom für spezifische Widerstände sub von 27 Ω.cm, 35 Ω.cm bzw. 43 Ω.cm beschreiben. Wenn die an das Substrat 24 angelegte Spannung Vsub 10 V erreicht, wenn der spezifische Widerstand sub des Substrats 35 Ω.cm ist, wird die Potentialbarrierespannung VT des p&supmin;-Wannengebiets 52 gleich 1 V und ein Strom beginnt zu fließen. Wenn Vsub gleich 10,4 V wird, beträgt der sich ergebende Strom 1 mA (Kurve h&sub2;). Die Kurven h&sub1; und h&sub3; sind zu der Kurve h&sub2; fast parallel, die anzeigt, daß der in das Substrat 24 hineinfließende Strom 1 mA beträgt, wenn die Spannung Vsub einen Wert erreicht, der um 0,4 V größer als sein Wert ist, wenn die Potentialbarrierespannung VT gleich 1,0 V ist.
• In der Festkörper-Abbildungseinrichtung dieser Ausführungsform sind die in der Erfassungsschaltung 61 und in der Einstellschaltung 62 fließenden Ströme ungefähr gleich groß, vorausgesetzt, daß die in das Substrat 24 von außen fließenden Ströme vernachlässigt werden können.
• Deshalb sind die Punkte A, B, und C, an denen die Kurven h&sub1;, h&sub2; und h&sub3; die Kurve schneiden, die Arbeitspunkte, wenn der spezifische Widerstand sub des Substrats 27 Ω.cm, 35 Ω.cm bzw. 43 Ω.cm beträgt. Mit anderen Worten ausgedrückt, wenn der spezifische Widerstand sub des Substrats 27 Ω.cm, 35 Ω.cm oder 43 Ω.cm beträgt, kann die an das Substrat 24 angelegte Spannung Vsub auf 5,4 V, 10,4 V bzw. 15,4 V eingestellt werden. In all diesen Fällen kann die in Fig. 8 gezeigte Potentialbarrierespannung VT in dem p&supmin;-Wannengebiet 52 erhalten werden. In Fig. 9 zeigen die Punkte A', B' und C' auf den Kurven g&sub1;, g&sub2; und g&sub3; entsprechend der obigen Werte des spezifischen Widerstands sub die Punkte an, an denen die eingestellte Spannung Vsub 5,4 V, 10,4 V bzw. 15,4 V beträgt. Die y-Koordinate dieser Punkte, oder anders ausgedrückt, die Potentialbarrierespannung VT beträgt ungefähr 1,1 V. Da das p&supmin;-Wannengebiet 23 unterhalb des lichtempfindlichen Elements 11 den gleichen Aufbau wie das p&supmin;-Wannengebiet 52 aufweist, beträgt in diesem Fall seine Potentialbarrierespannung VT ebenfalls ungefähr 1,1 V.
• Die obige Beschreibung erläutert, daß in dieser Ausführungsform die an das Substrat angelegte Spannung Vsub automatisch so eingestellt wird, um die Potentialbarrierespannung VT des p&supmin;-Wannengebiets 23 unter dem lichtempfindlichen Element 11 konstant zu halten, und zwar sogar dann, wenn sich der Widerstand des bei dem Aufbau der Festkörper-Abbildungseinrichtung verwendeten Substrats ändern sollte. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, die Spannung Vsub von außen einzustellen.
• Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Die Festkörper-Abbildungseinrichtung dieser Ausführungsform ist anstelle der Erfassungsschaltung 71 und der Einstellschaltung 62 der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform mit einer Erfassungsschaltung 114 und einer Einstellschaltung 115 ausgerüstet. Die Erfassungsschaltung 114 und die Einstellschaltung 115 sind in Fig. 4 dargestellt.
• Die Erfassungsschaltung 114 erfaßt den spezifischen Widerstand sub des n-Typ-Halbleitersubstrats 24 und ist wie folgt aufgebaut. Zunächst wird eine p&supmin;-Schicht 102 in dem Substrat 24 durch die Implantation einer bestimmten Menge von Ionen eines Akzeptors, wie beispielsweise Bor, gebildet. Dann werden p&spplus;-Schichten 101 auf dem Substrat 24 gebildet, um einen ohm-schen Kontakt zwischen der p&supmin;-Schicht 102 und einer Verdrahtung herzustellen. Eine geteilte Spannung VG1 wird erhalten, indem die Spannung VD einer Energiequelle 104 durch einen Widerstand 103 und durch die p&supmin;-Schicht 102 geteilt wird.
• Die Einstellschaltung 115 stellt die an das Substrat 24 angelegte Spannung Vsub ein und ist wie folgt aufgebaut. Die Drains der zwei MOS-Transistoren 108 und 109 sind durch die Widerstände 110 und 111 mit der Energiequelle 104 verbunden und ihre Sourcen sind mit der Drain eines MOS-Transistors 107 verbunden, der als eine Konstantstromquelle arbeitet. Die Source des MOS-Transistors 107 ist mit Masse verbunden. Die Spannung der Energiequelle 104 wird durch die Widerstände 112 und 113 geteilt und die durch den Widerstand 112 abgeteilte Spannung (VG2) ist an das Gate des MOS-Transistors 109 angelegt. Die durch die Erfassungsschaltung 114 ermittelte Spannung VG1 ist an das Gate des MOS-Transistors 108 angelegt. Zusätzlich ist die Drain-Spannung des MOS-Transistors 108 an einen Stromverstärker 116 angelegt und der Ausgang dieses Stromverstärkers 116 dient als die an das Substrat 24 angelegte Spannung Vsub.
• Nachstehend wird der Betrieb der Erfassungsschaltung 114 und der Einstellschaltung 115 beschrieben. Es wird angenommen, daß der Widerstand des bei dem Aufbau der zweiten Ausführungsform der Festkörper-Abbildungseinrichtung verwendeten n-Typ-Substrats 24 unter einen Referenzwert absinkt, mit anderen Worten ausgedrückt, es wird angenommen, daß das Substrat 24 eine hohe Donatordichte aufweist. Die elektrischen Eigenschaften des bei der Bildung der p&supmin;-Schicht 102 verwendeten Akzeptors werden durch den Elektronenspender des Substrats 24 negiert, so daß der Widerstand der p&supmin;-Schicht 102 ansteigt. Dies erhöht die Spannung VG1, was den Ein-Widerstand des MOS-Transistors 108 verkleinert. Da die Gate-Spannung des MOS-Transistors 109 durch die Widerstände 112 und 113, die durch den Widerstand (d.h. den spezifischen Widerstand sub) des Substrats 24 nicht beeinflußt werden, eingestellt ist, ändert sich andererseits der Widerstand des MOS-Transistors 109 nicht. Infolgedessen fließt ein größerer Anteil des Stroms, der durch die Konstantstromquelle 107 zugeführt wird, durch den MOS-Transistor 108. Dies erhöht den Spannungsabfall über dem Widerstand 110, was die dem Stromverstärker 116 eingegebene Spannung verkleinert und die an das Substrat 24 angelegte Spannung Vsub verkleinert.
• Wenn der Widerstand des n-Typ-Substrats 24 unter den Referenzwert fallen sollte, muß die Spannung Vsub fallen, um die Potentialbarrierespannung VT konstant zu halten, wie aus der Kurvendarstellung in Fig. 8 leicht abgeleitet werden kann. Diese Korrektur kann jedoch durch geeignete Einstellung der Arbeitspunkte und die Verstärkungen der Erfassungsschaltung 114 und der Einstellschaltung 115 erzielt werden.
• Wie voranstehend beschrieben, kann die Ausführungsform aus Fig. 4 das gleiche Ergebnis wie die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielen.
• Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Festköper-Abbildungseinrichtung dieser Ausführungsform ist zusätzlich zu der in Fig. 4 gezeigten Schaltung mit einem aus einem Widerstand 211 und einem Kondensator 212 bestehenden Tiefpaßfilter und mit einer aus einem Widerstand 222 und einem Kondensator 223 bestehenden Impuls-Eingabeschaltung 220 ausgerüstet.
• Die Impuls-Eingabeschaltung legt die Summe des Ausgangs Vsub des Stromverstärkers 116 in der Einstellschaltung 115 und eine von einer (nicht gezeigten) äußeren Schaltung eingegebenen Impulsspannung EIN über einen Koppelkondensator 250 an das n&spplus;-Gebiet 119 in dem Substrat 24 an.
• Wie oben beschrieben, kann die Ausführungsform aus Fig. 5 den gleichen technischen Vorteil wie die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitstellen.
• Die in Fig. 5 gezeigte dritte Ausführungsform kann verandert werden, so daß den Koppelkondensator von der (nicht gezeigten) äußeren Schaltung eine Impulsspannung an das Substrat 24 anzulegen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine an das Substrat angelegte Spannung Vsub automatisch eingestellt werden, um die Potentialbarrierespannung VT konstant zu halten, wobei sich die Notwendigkeit einer Einstellung der Festkörper-Abbildungseinrichtung von außen erübrigt.

Claims (4)

1. Eine Festkörper-Abbildungseinrichtung, wobei auf einem Halbleitersubstrat (24) eines ersten Leitfähigkeitstyps eine Wanne (23) des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet ist und zusätzlich eine Vielzahl von lichtempfindlichen Gebieten (11) des ersten Leitfähigkeitstyps in der Wanne gebildet sind, und wobei eine an das Halbleitersubstrat in bezug auf die Wanne angelegte Sperrspannung (Vsub) eine potentialbarriere (VT) in der Wanne bewirkt, so daß Überschußladungen, die in den lichtempfindlichen Gebieten gespeichert sind, über die Potentialbarriere fließen, so daß sie in das Halbleitersubstrat lecken,

wobei die Festkörper-Abbildungseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß

das Halbleitersubstrat (24) darauf mit einer Erfassungsschaltung (61, 114), die den Widerstand des Halbleitersubstrats erfaßt, und mit einer Einstellschaltung (62, 115) versehen ist, die die Sperrspannung (Vsub) so einstellt, daß die Potentialbarriere (VT) konstant gehalten wird, und zwar aufgrund des von der Erfassungsschaltung (61, 114) erfaßten Widerstandes.

2. Eine Festkörper-Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsschaltung (61) im wesentlichen den gleichen Aufbau (54, 52) wie die Kombination eines lichtempfindlichen Gebiets (11) und eines Gebiets der Wanne (23) darunter aufweist und mit einer Referenzspannungsquelle (Vref) verbunden ist, und daß die Einstellschaltung (62) aus einer Konstantstromquelle aufgebaut ist, die einen auf dem Substrat (24) in einem Wannengebiet (500) des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildeten MOS-Transistor umfaßt, wobei die Quelle (58) und ein Gate (502) des MOS-Transistors mit dem Substrat verbunden sind und eine Energiespannung (VD) an dessen Drain (59) angelegt ist.

3. Eine Festkörper-Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsschaltung (114) mit einem in der Oberfläche des Substrats (24) gebildeten Widerstandsgebiet (102) des zum Leitfähigkeitstyp des Substrats entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und mit einem direkt mit dem Widerstandsgebiet verbundenen Widerstand (103) versehen ist; eine Ausgangselektrode an dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen dem Widerstandsgebiet (102) und dem Widerstand (103) gebildet ist, um eine Ausgangsspannung (VG1) zu liefern; ein anderes Ende des Widerstandsgebiets (102) mit Masse verbunden ist; und eine Energiespannung (VD) an das andere Ende des Widerstandes angelegt ist;

und die Einstellschaltung (115) einen Differenzverstärker mit einer Konstantstrom-Schaltung umfaßt, wobei die Ausgangsspannung (VG1) der Erfassungsschaltung an einen Eingang des Differenzverstärkers angelegt ist und die Spannung (VD) an einen anderen Eingang davon angelegt ist und ein Ausgang (Vsub) des Differenzverstärkers an das Halbleitersubstrat (24) angelegt ist.

4. Eine Festkörper-Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Impuls-Eingabeschaltung (220), welche aus einem Widerstand und einem Kondensator besteht, in der Einstellschaltung (115) vorgesehen ist; und

ein Tiefpaßfilter (210), welches aus einem Widerstand und einem Kondensator besteht, zwischen der Einstellschaltung (115) und der Erfassungsschaltung (114) vorgesehen ist.