JPH012376A - フオトセンサ - Google Patents
フオトセンサInfo
- Publication number
- JPH012376A JPH012376A JP62-159122A JP15912287A JPH012376A JP H012376 A JPH012376 A JP H012376A JP 15912287 A JP15912287 A JP 15912287A JP H012376 A JPH012376 A JP H012376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type semiconductor
- thin film
- pin photodiode
- semiconductor thin
- semiconductor layer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
以“ドの順序に従って本発明を説明する。
A、産業上の利用分野
B0発明の概要
C0従来技術[第4図乃至第6図]
D8発明が解決しようとする問題点[第7図]E0問題
点を解決するための手段 F0作用 G、実施例[第1図乃至第3図] H0発明の効果 (A、産業上の利用分野) 本発明はフォトセンサ、特に絶縁基板上にp fi+4
半導体層、真性半導体層及びN ’J4半導体層をラテ
ラルに配置してなるPINフォトダイオードを形成した
フォトセンサに関する。
点を解決するための手段 F0作用 G、実施例[第1図乃至第3図] H0発明の効果 (A、産業上の利用分野) 本発明はフォトセンサ、特に絶縁基板上にp fi+4
半導体層、真性半導体層及びN ’J4半導体層をラテ
ラルに配置してなるPINフォトダイオードを形成した
フォトセンサに関する。
(B、発明の概要)
本発明は、上記のフォトセンサにおいて、ダイナミック
レンジを広くするため、 PINフォトダイオードにパラレルに接続された積層タ
イプのキャパシタを絶縁基板ヒに没けたものである。
レンジを広くするため、 PINフォトダイオードにパラレルに接続された積層タ
イプのキャパシタを絶縁基板ヒに没けたものである。
(C,従来技術)[第4図乃至第6図]フすトセンサと
して第4図に示すように、石英等からなる透明な絶縁基
板a上にP型半導体薄膜すとN型半導体薄115!cと
を適宜離間して形成し、1τ亥を導体薄rI5!、b−
c間上に真性(1)アモルファス半導体薄11!2dを
形成してラテラル型のPINフォトダイオードPDを設
け、これを受光素子とし・たちのがある。第5図はPI
NフォトダイオードPDの等価回路図である。このPI
NフォトダイオードPDは第6図に示すようにMOSト
ランジスタQと直列に接続されて光検知回路を構成する
。尚、図面において、φはMOSトランジスタQをスイ
ッチングするスイッチングパルス、C1lはPINフォ
トダイオードPDの等価逆バイアス容量である。
して第4図に示すように、石英等からなる透明な絶縁基
板a上にP型半導体薄膜すとN型半導体薄115!cと
を適宜離間して形成し、1τ亥を導体薄rI5!、b−
c間上に真性(1)アモルファス半導体薄11!2dを
形成してラテラル型のPINフォトダイオードPDを設
け、これを受光素子とし・たちのがある。第5図はPI
NフォトダイオードPDの等価回路図である。このPI
NフォトダイオードPDは第6図に示すようにMOSト
ランジスタQと直列に接続されて光検知回路を構成する
。尚、図面において、φはMOSトランジスタQをスイ
ッチングするスイッチングパルス、C1lはPINフォ
トダイオードPDの等価逆バイアス容量である。
ラテラル型のPINフォトダイオードPDは、P型半導
体薄膜、真性(I)アモルファス半導体薄膜、N型半導
体薄膜を積層したサンドインチ構造のPINフォトタイ
オードに比較して製造プロセスが簡四で、必要とするフ
ォトマスクのパターンも比較的簡単で済む。従って、低
コスト化を図ることができる点で優れているといえる。
体薄膜、真性(I)アモルファス半導体薄膜、N型半導
体薄膜を積層したサンドインチ構造のPINフォトタイ
オードに比較して製造プロセスが簡四で、必要とするフ
ォトマスクのパターンも比較的簡単で済む。従って、低
コスト化を図ることができる点で優れているといえる。
(D、発明が解決しようとする問題点)[第7図]
ところで、ラテラル型のPINフォトダイオードPDを
受光素子としたフォトセンサには、上述したように、製
造プロセスが簡ip、で、フォトマスクパターンも比較
的部用て済むという利点があるが、その反面においてP
INフォトダイオードPDの逆バイアス容i c 、、
が小さく、そのためダイナミックレンジが小さく、信号
保持特性も悪いという問題があった。
受光素子としたフォトセンサには、上述したように、製
造プロセスが簡ip、で、フォトマスクパターンも比較
的部用て済むという利点があるが、その反面においてP
INフォトダイオードPDの逆バイアス容i c 、、
が小さく、そのためダイナミックレンジが小さく、信号
保持特性も悪いという問題があった。
というのは、通常のサンドイッチ構造のPINフォトダ
イオードに比較してラテラル型のPINフォトダイオー
ドPDはその構造の違いから必然的に逆バイアス容量C
Hが例えば3分の1以下というように非常に小さくなる
。この点について第7図に従って詳しく説明する。
イオードに比較してラテラル型のPINフォトダイオー
ドPDはその構造の違いから必然的に逆バイアス容量C
Hが例えば3分の1以下というように非常に小さくなる
。この点について第7図に従って詳しく説明する。
第7図は第6図に示す光探知回路のダーク時の出力電圧
を示す特性図であり、スイッチングパルスφによってト
ランジスタQをオンにした状態からトランジスタQをオ
フに変化したときの光検知回路の出力電圧の変化を示す
(横軸は時間t)。
を示す特性図であり、スイッチングパルスφによってト
ランジスタQをオンにした状態からトランジスタQをオ
フに変化したときの光検知回路の出力電圧の変化を示す
(横軸は時間t)。
この図から明らかなように、ラテラルのPINフォトダ
イオードを受光素子として用いたフォトセンサの従来の
ものは、実線で示すようにスイッチングパルスφが立ち
下ると、電源電圧Vvと略等しいレベルにあった出力電
圧VXはその電源電圧vvレベルから急速にアースレベ
ルに低下してしまう。それに対してそのPINフォトダ
イオードと同程度のサイズのサンドイッチ構造のPIN
フすトダイオードの場合には破線で示すようにちっと緩
慢に出力電圧vXが低下する。この違いはPINフォト
ダイオードの逆バイアス容量の大きさの違いに起因する
ものであり、ラテラルのI’lNフォトダイオードの方
がサンドイッチ構造のPINフォトタイオードに比較し
て逆バイアス容量が小さいことの現われである。
イオードを受光素子として用いたフォトセンサの従来の
ものは、実線で示すようにスイッチングパルスφが立ち
下ると、電源電圧Vvと略等しいレベルにあった出力電
圧VXはその電源電圧vvレベルから急速にアースレベ
ルに低下してしまう。それに対してそのPINフォトダ
イオードと同程度のサイズのサンドイッチ構造のPIN
フすトダイオードの場合には破線で示すようにちっと緩
慢に出力電圧vXが低下する。この違いはPINフォト
ダイオードの逆バイアス容量の大きさの違いに起因する
ものであり、ラテラルのI’lNフォトダイオードの方
がサンドイッチ構造のPINフォトタイオードに比較し
て逆バイアス容量が小さいことの現われである。
そして、逆バイアス容量が小さいと、僅かな光電流で逆
バイアス容量CHの端子電圧か最大値になる。換言すれ
ば、僅かな光電流で飽和し、ダイナミックレンジが小さ
くなる。そして、信号をある程度の時間保持する保持特
性も悪くなる。これはフォトセンサの特性として好まし
いものではなかった。
バイアス容量CHの端子電圧か最大値になる。換言すれ
ば、僅かな光電流で飽和し、ダイナミックレンジが小さ
くなる。そして、信号をある程度の時間保持する保持特
性も悪くなる。これはフォトセンサの特性として好まし
いものではなかった。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、ラテラルタイプのPINフォトダイオードを受光
素子とするフォトセンサのダイナミックレンジを広くし
、信号保持特性の向上を図ることを目的とする。
あり、ラテラルタイプのPINフォトダイオードを受光
素子とするフォトセンサのダイナミックレンジを広くし
、信号保持特性の向上を図ることを目的とする。
(E、問題点を解決するための手段)
本発明フォトセンサは上記問題点を解決するため、絶縁
基板上にPINフォトダイオードと共にサンドイッチ構
造のキャパシタを設け、このキャパシタをP夏Nフォト
ダイオードに並列接続したことを特徴とする特 (F、作用) 本発明フすトセンサによれば、PINフォトダイオード
の逆バイアス容量にキャパシタが並列接続されているの
で逆バイアス容量がそのキャパシタによりて叉質的に増
え、その結果、タイナミック、レンジが広くなり、また
、光検知信号保持特性か良くなる。
基板上にPINフォトダイオードと共にサンドイッチ構
造のキャパシタを設け、このキャパシタをP夏Nフォト
ダイオードに並列接続したことを特徴とする特 (F、作用) 本発明フすトセンサによれば、PINフォトダイオード
の逆バイアス容量にキャパシタが並列接続されているの
で逆バイアス容量がそのキャパシタによりて叉質的に増
え、その結果、タイナミック、レンジが広くなり、また
、光検知信号保持特性か良くなる。
(G、実施例)[第1図乃至第3図]
以丁、本発明フォトセンサを図示実施例に従って詳細に
説明する。
説明する。
第1図乃至第3図は本発明フォトセンサの一つの実施例
を示すものであり、第1図はフォトセンサの絶縁膜を除
く各層のパターンを示す平面図、第2図は第1図の2−
2線に沿う断面図、第3図は光検知回路図である。
を示すものであり、第1図はフォトセンサの絶縁膜を除
く各層のパターンを示す平面図、第2図は第1図の2−
2線に沿う断面図、第3図は光検知回路図である。
図面において、1は例えばガラス等からなる透明な絶縁
基板、2はNチャンネルMOSトランジスタQのドレイ
ン、チャンネル及びソースを成す半導体薄膜で、2n、
2nはトレイン、ソースを成すNチャンネル領域、3は
MO5I−ランシスタQのケート絶縁膜、4はシリコン
ケ−1・電極、5は絶縁膜、6はソース電極取出し用窓
部、7はドレイン′准横取出し用窓部、8は註窓部7を
通してMOSトランジスタQのトレイン2nに接続され
たアルミニウムからなる配線膜、9は該配線11!≧8
のポンディングパッド用窓開部である。
基板、2はNチャンネルMOSトランジスタQのドレイ
ン、チャンネル及びソースを成す半導体薄膜で、2n、
2nはトレイン、ソースを成すNチャンネル領域、3は
MO5I−ランシスタQのケート絶縁膜、4はシリコン
ケ−1・電極、5は絶縁膜、6はソース電極取出し用窓
部、7はドレイン′准横取出し用窓部、8は註窓部7を
通してMOSトランジスタQのトレイン2nに接続され
たアルミニウムからなる配線膜、9は該配線11!≧8
のポンディングパッド用窓開部である。
10はPINフォトダイオードPDを構成するN+型半
導体薄膜で、櫛形に形成されている。
導体薄膜で、櫛形に形成されている。
11は同じくP+型半導体・薄膜で、やはり櫛型に形成
されており、N4型半導体薄膜10と21型半導体薄膜
11とは互いにその一方の間の部分に他方が入り込み、
両者間に略一定の間隔か生じるような位置関係で設けら
れている。このようにN”型半導体薄膜10とP+型半
導体薄膜11とを櫛形に形成して対向させるのは同じ占
有面積に対する対向面積の比を大きくして大きな光電流
を得ることにより感度を高めるためである。
されており、N4型半導体薄膜10と21型半導体薄膜
11とは互いにその一方の間の部分に他方が入り込み、
両者間に略一定の間隔か生じるような位置関係で設けら
れている。このようにN”型半導体薄膜10とP+型半
導体薄膜11とを櫛形に形成して対向させるのは同じ占
有面積に対する対向面積の比を大きくして大きな光電流
を得ることにより感度を高めるためである。
12はN+型半導体薄膜10と20型半導体薄膜11と
の間の部分上に形成されたアモルファスの真性(1)半
導体薄膜で、該真性(1)半導体薄膜12、半導体薄膜
10及び11によってPfNフォトダイオードPDが構
成される。
の間の部分上に形成されたアモルファスの真性(1)半
導体薄膜で、該真性(1)半導体薄膜12、半導体薄膜
10及び11によってPfNフォトダイオードPDが構
成される。
13はN0型半導体薄膜10の表面が露出する窓開部、
14はアルミニウムからなる配線膜で、−端部におい゛
て前記窓開部6を通じてMOSトランジスタQのソース
表面に接続され、他端部において上記窓開部13を通じ
てPINフォトダイオードPDのN1型半導体薄膜10
の表面に接続されており、該配線膜14がMOSトラン
ジスタQとPINフォトダイオードPDを直列に接続す
る役割を果す。
14はアルミニウムからなる配線膜で、−端部におい゛
て前記窓開部6を通じてMOSトランジスタQのソース
表面に接続され、他端部において上記窓開部13を通じ
てPINフォトダイオードPDのN1型半導体薄膜10
の表面に接続されており、該配線膜14がMOSトラン
ジスタQとPINフォトダイオードPDを直列に接続す
る役割を果す。
15は上記P″″型半導体薄膜11と一体に同時に形成
されたP+型半導体薄膜で、矩形状に形成されている。
されたP+型半導体薄膜で、矩形状に形成されている。
16はアルミニウムからなる配線膜で、一端部が窓開部
17を通して上記配線膜14の表面に接続されており、
アモルファスの真性(1)半導体薄膜12上の絶縁膜5
表面を通り、更にP+型半導体薄膜15と絶縁膜5を介
して対向する位置まで延びている。しかして、P+型半
導体薄膜15と、それと絶縁膜5を介して対向する配線
+1#216とによってキャパシタCPが構成される。
17を通して上記配線膜14の表面に接続されており、
アモルファスの真性(1)半導体薄膜12上の絶縁膜5
表面を通り、更にP+型半導体薄膜15と絶縁膜5を介
して対向する位置まで延びている。しかして、P+型半
導体薄膜15と、それと絶縁膜5を介して対向する配線
+1#216とによってキャパシタCPが構成される。
該キャパシタCPはPINフォトダイオードPDにパラ
レルに接続されることになり、従って、第3図に示すよ
うな光検知回路が構成されることになる。
レルに接続されることになり、従って、第3図に示すよ
うな光検知回路が構成されることになる。
即ち、PINフォトダイオードPD自身は固有の逆バイ
アス容]I Cuを有しているが、それに配線膜16と
P11型半導薄膜15からなるキャパシタCPがパラレ
ルに接続されることになり、このキャパシタCPによフ
てPINフォトタイオードPDに固有の逆バイアス容量
C■の容M不足を補うことができる。従って、キャパシ
タCpの8星不足に起因したダイナミックレンジ不足を
解消し、信−号保持特性を向上させることができる。具
体的には、キャパシタCPによってPINフォト・ダイ
オードPDの実効的逆バイアス容量をサンドイッチ構造
のPINフォトダイオードの天効的逆バイアス容州並に
すること(’A7図の破線参照)が容易になった。
アス容]I Cuを有しているが、それに配線膜16と
P11型半導薄膜15からなるキャパシタCPがパラレ
ルに接続されることになり、このキャパシタCPによフ
てPINフォトタイオードPDに固有の逆バイアス容量
C■の容M不足を補うことができる。従って、キャパシ
タCpの8星不足に起因したダイナミックレンジ不足を
解消し、信−号保持特性を向上させることができる。具
体的には、キャパシタCPによってPINフォト・ダイ
オードPDの実効的逆バイアス容量をサンドイッチ構造
のPINフォトダイオードの天効的逆バイアス容州並に
すること(’A7図の破線参照)が容易になった。
尚、上記実施例においてはアルミニウムからなる配線膜
16がアモルファスの真性(1)半導体層1摸12の上
方を通っているので、PINフォトダイオードPDの光
変換効率を高めることができるという利点も得られる。
16がアモルファスの真性(1)半導体層1摸12の上
方を通っているので、PINフォトダイオードPDの光
変換効率を高めることができるという利点も得られる。
というのは、配線膜16を形成するアルミニウムは反射
機能を有し、それが光電変換を行う半導体薄膜12の上
方に位置しているので、半導体薄膜12に入った光のう
ちの一部が半導体薄膜12を通過してもその通過した光
は配線膜16で反射されて半導体薄膜12へ戻り、そこ
で光変換されることになる。従って、半導体薄膜に入っ
た光のほとんどを光電変換することができ、光電変換効
率を高めることができる。
機能を有し、それが光電変換を行う半導体薄膜12の上
方に位置しているので、半導体薄膜12に入った光のう
ちの一部が半導体薄膜12を通過してもその通過した光
は配線膜16で反射されて半導体薄膜12へ戻り、そこ
で光変換されることになる。従って、半導体薄膜に入っ
た光のほとんどを光電変換することができ、光電変換効
率を高めることができる。
(H,発明の効果)
以上に述べたように、本発明フォトセンサは、絶縁基板
上にP型半導体層、真性半導体層及びN型半導体層をラ
テラルに配置してなるPINフォトダイオードを形成し
たフォトセンサにおいて、絶縁基板上の上記PINフォ
トタ゛イオートの近傍に、上記P型半導体層とN型半導
体層とのうちの一方に接続された電極と、3亥電極上に
絶!i膜を介して形成され上記P型半導体層とN型半導
体層とのうちの他方に接続された電極とからなるキャパ
シタを形成したことを特徴とするものである。
上にP型半導体層、真性半導体層及びN型半導体層をラ
テラルに配置してなるPINフォトダイオードを形成し
たフォトセンサにおいて、絶縁基板上の上記PINフォ
トタ゛イオートの近傍に、上記P型半導体層とN型半導
体層とのうちの一方に接続された電極と、3亥電極上に
絶!i膜を介して形成され上記P型半導体層とN型半導
体層とのうちの他方に接続された電極とからなるキャパ
シタを形成したことを特徴とするものである。
従って、本発明フォトセンサによれば、PINフォトダ
イオードの逆バイアス容量にキャパシタが並列接続され
ているので逆バイアス容量がそのキャパシタによって実
質的に増え、ダイナミックレンジが広くなり、また、光
検知信号保持特性か良くなる。
イオードの逆バイアス容量にキャパシタが並列接続され
ているので逆バイアス容量がそのキャパシタによって実
質的に増え、ダイナミックレンジが広くなり、また、光
検知信号保持特性か良くなる。
第1図乃至第3図は本発明フォトセンサの一つの実施例
を説明するためのもので、第1図はフォトセンサの絶縁
膜を除く冬服のパターンを示す平面図、第2図はフォト
センサの断面構造を示すところの第1図の2−2線に沿
う断面図、第3図は光検知回路を示す回路図、第4図乃
至第6図は従来技術を示すもので、第4図はフォトセン
サの断面図、第5図は等価回路図、第6図は光検知回路
図、第7図は発明が解決しようとする問題点を説明する
ためのダーク時の出力電圧を示す特性図である。 符号の説明 1・・・絶縁基板、5・・・絶縁膜、 10・・・N型半導体層、 11・・・P型半導体層、 12・・・真性半導体層、 14.15・・・電極、 PD・・・PINフォトダイオード、 CP・・・キャパシタ。 \ ト \q シニ (ミ 童 トー$
を説明するためのもので、第1図はフォトセンサの絶縁
膜を除く冬服のパターンを示す平面図、第2図はフォト
センサの断面構造を示すところの第1図の2−2線に沿
う断面図、第3図は光検知回路を示す回路図、第4図乃
至第6図は従来技術を示すもので、第4図はフォトセン
サの断面図、第5図は等価回路図、第6図は光検知回路
図、第7図は発明が解決しようとする問題点を説明する
ためのダーク時の出力電圧を示す特性図である。 符号の説明 1・・・絶縁基板、5・・・絶縁膜、 10・・・N型半導体層、 11・・・P型半導体層、 12・・・真性半導体層、 14.15・・・電極、 PD・・・PINフォトダイオード、 CP・・・キャパシタ。 \ ト \q シニ (ミ 童 トー$
Claims (1)
- (1)絶縁基板上にP型半導体層、真性半導体層及びN
型半導体層をラテラルに配置してなるPINフォトダイ
オードを形成したフォトセンサにおいて、絶縁基板上の
上記PINフォトダイオードの近傍に、上記P型半導体
層とN型半導体層とのうちの一方に接続された電極と、
該電極上に絶縁膜を介して形成され上記P型半導体層と
N型半導体層とのうちの他方に接続された電極とからな
るキャパシタを形成したことを特徴とするフォトセンサ
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62159122A JPS642376A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Photosensor |
| KR1019880006419A KR970004849B1 (ko) | 1987-06-25 | 1988-05-31 | 포토센서 |
| DE3889587T DE3889587T2 (de) | 1987-06-25 | 1988-06-01 | Photodetektoren. |
| EP88305014A EP0296725B1 (en) | 1987-06-25 | 1988-06-01 | Photosensors |
| CA000569381A CA1295402C (en) | 1987-06-25 | 1988-06-14 | Photosensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62159122A JPS642376A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Photosensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH012376A true JPH012376A (ja) | 1989-01-06 |
| JPS642376A JPS642376A (en) | 1989-01-06 |
Family
ID=15686716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62159122A Pending JPS642376A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Photosensor |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0296725B1 (ja) |
| JP (1) | JPS642376A (ja) |
| KR (1) | KR970004849B1 (ja) |
| CA (1) | CA1295402C (ja) |
| DE (1) | DE3889587T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03289759A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-12-19 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JP2002176162A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-06-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | エリアセンサ及びエリアセンサを備えた表示装置 |
| US7030551B2 (en) | 2000-08-10 | 2006-04-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Area sensor and display apparatus provided with an area sensor |
| KR101189268B1 (ko) | 2005-03-08 | 2012-10-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | 액정 표시 장치용 박막 표시판 및 구동 장치와 이를 포함하는 액정 표시 장치 |
| JP2008171871A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Hitachi Displays Ltd | 高感度光センサ素子及びそれを用いた光センサ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0162307A3 (en) * | 1984-04-24 | 1988-07-27 | Hitachi, Ltd. | Image sensor and method of manufacturing same |
-
1987
- 1987-06-25 JP JP62159122A patent/JPS642376A/ja active Pending
-
1988
- 1988-05-31 KR KR1019880006419A patent/KR970004849B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 1988-06-01 DE DE3889587T patent/DE3889587T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-06-01 EP EP88305014A patent/EP0296725B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-06-14 CA CA000569381A patent/CA1295402C/en not_active Expired - Lifetime
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