JPH0693764B2 - Photoelectric conversion device - Google Patents
Photoelectric conversion deviceInfo
- Publication number
- JPH0693764B2 JPH0693764B2 JP4327572A JP32757292A JPH0693764B2 JP H0693764 B2 JPH0693764 B2 JP H0693764B2 JP 4327572 A JP4327572 A JP 4327572A JP 32757292 A JP32757292 A JP 32757292A JP H0693764 B2 JPH0693764 B2 JP H0693764B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- photoelectric conversion
- potential
- electrode
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、第一導電型の半導体か
らなる制御電極領域と、前記第一導電型とは異なる第二
導電型の半導体からなり容量負荷を含む出力回路に電気
的に接続された第一の主電極領域と、第二導電型の半導
体からなる第二の主電極領域と、を有し、入射光により
生成されるキャリアを前記制御電極領域に蓄積可能なト
ランジスタの複数と、蓄積されたキャリアに基づいて信
号を読出した後のリフレッシュ動作において、前記第一
の主電極領域を基準電位に保持し、前記制御電極領域に
蓄積されたキャリアを除く為のリフレッシュ手段と、を
具備し、蓄積動作、読み出し動作及びリフレッシュ動作
を行う光電変換装置に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor of the first conductivity type.
And a second control electrode region different from the first conductivity type.
The output circuit including a capacitive load is made of a conductive semiconductor and is electrically
Electrically connected first main electrode region and second conductivity type semiconductor
A second main electrode region consisting of the body, and
A carrier capable of accumulating the generated carriers in the control electrode region.
Communication based on multiple carriers and accumulated carriers
In the refresh operation after reading the
The main electrode area of the
Refresh means to remove accumulated carriers,
Equipped with storage operation, read operation and refresh operation
The present invention relates to a photoelectric conversion device that performs
【0002】[0002]
【従来の技術】図6 (A)は、特開昭60−12759
号公報〜特開昭60−12765号公報に記載されてい
る光電変換装置の平面図、図6 (B)は、そのI−I線
断面図、図7は、その等価回路図である。2. Description of the Related Art FIG. 6 (A) is a diagram of JP-A-60-12759.
FIG. 6B is a plan view of the photoelectric conversion device described in Japanese Patent Laid-Open No. 60-12765, FIG. 6B is a sectional view taken along the line I-I, and FIG. 7 is an equivalent circuit diagram thereof.
【0003】各図において、nシリコン基板101上に
光電変換セルが形成され配列されており、各光電変換セ
ルはSiO2 、Si3 N4 、又はポリシリコン等より成
る素子分離領域102によって隣接する光電変換セルか
ら電気的に絶縁されている。In each drawing, photoelectric conversion cells are formed and arranged on an n-silicon substrate 101, and the photoelectric conversion cells are adjacent to each other by an element isolation region 102 made of SiO 2 , Si 3 N 4 or polysilicon. It is electrically insulated from the photoelectric conversion cell.
【0004】各光電変換セルは次のような構成を有す
る。Each photoelectric conversion cell has the following structure.
【0005】エピタキシャル技術等で形成される不純物
濃度の低いn- 領域103上にはpタイプの不純物をド
ーピングすることでp領域104が形成され、p領域1
04には不純物拡散技術又はイオン注入技術等によって
n+ 領域105が形成されている。p領域104および
n+ 領域105は、各々バイポーラトランジスタのベー
スおよびエミッタである。[0005] low impurity concentration formed by epitaxial technique or the like n - p region 104 by doping p-type impurities is formed on region 103 is formed, p region 1
In 04, an n + region 105 is formed by an impurity diffusion technique or an ion implantation technique. P region 104 and n + region 105 are the base and emitter of the bipolar transistor, respectively.
【0006】このように各領域が形成されたn- 領域1
03上には酸化膜106が形成され、酸化膜106上に
所定の面積を有するキャパシタ電極107が形成されて
いる。キャパシタ電極107は酸化膜106を挟んでp
領域104と対向しキャパシタCoxを形成する。このキ
ャパシタ電極107にパルス電圧が印加されることで、
浮遊状態にされたp領域104の電位が制御される。N − region 1 in which each region is formed in this way
An oxide film 106 is formed on the oxide film 03, and a capacitor electrode 107 having a predetermined area is formed on the oxide film 106. The capacitor electrode 107 is p
A capacitor C ox is formed so as to face the region 104. By applying a pulse voltage to this capacitor electrode 107,
The potential of the floating p region 104 is controlled.
【0007】その他に、n+ 領域105に接続されたエ
ミッタ電極108、エミッタ電極108から信号を外部
へ読出す配線109、キャパシタ電極107に接続され
た配線110、基板101の裏面に不純物濃度の高いn
+ 領域111、およびバイポーラトランジスタのコレク
タに電位を与えるための電極112がそれぞれ形成され
ている。Besides, the emitter electrode 108 connected to the n + region 105, the wiring 109 for reading a signal from the emitter electrode 108 to the outside, the wiring 110 connected to the capacitor electrode 107, and the back surface of the substrate 101 having a high impurity concentration. n
An electrode 112 for applying a potential to the + region 111 and the collector of the bipolar transistor is formed.
【0008】次に、基本的な動作を説明する。まず、バ
イポーラトランジスタのベースであるp領域104は負
電位の初期状態にあるとする。このp領域104に光1
13が入射され、光量に対応したキャリアがp領域10
4に蓄積される(蓄積動作)。蓄積された電荷によって
ベース電位は変化し、その電位変化によってエミッタ・
コレクタ間電流が制御され、浮遊状態にしたエミッタ電
極108から入射光量に対応した電気信号を読出す(読
出し動作)。また、p領域104に蓄積されたキャリア
を除去するには、エミッタ電極108を接地し、キャパ
シタ電極107にリフレッシュ用正電圧パルスを印加す
る。この正電圧を印加することでp領域104はn+ 領
域105に対して順方向にバイアスされ、蓄積されたキ
ャリアが除去される。そしてリフレッシュ用パルスが立
下がると、p領域104は負電位の初期状態に復帰する
(リフレッシュ動作)。以後上記の蓄積、読出し、リフ
レッシュという各動作が繰り返される。Next, the basic operation will be described. First, it is assumed that the p region 104 which is the base of the bipolar transistor is in the initial state of negative potential. Light 1 in this p region 104
13 is incident, carriers corresponding to the amount of light are generated in the p region 10
4 is accumulated (accumulation operation). The base potential changes due to the accumulated charge, and the potential change causes the emitter
The collector current is controlled, and an electric signal corresponding to the amount of incident light is read from the floating emitter electrode 108 (reading operation). Further, in order to remove the carriers accumulated in the p region 104, the emitter electrode 108 is grounded and the refresh positive voltage pulse is applied to the capacitor electrode 107. By applying this positive voltage, the p region 104 is biased in the forward direction with respect to the n + region 105, and the accumulated carriers are removed. Then, when the refresh pulse falls, the p region 104 returns to the initial state of negative potential (refresh operation). Thereafter, the above-mentioned operations of accumulation, reading and refresh are repeated.
【0009】要するに、ここで提案されている方式は、
光入射により発生したキャリアを、ベースであるp領域
104に蓄積し、その蓄積電荷量によってエミッタ電極
108とコレクタ電極112との間に流れる電流をコン
トロールするものである。したがって、蓄積されたキャ
リアを、各セルの増幅機能により電荷増幅してから読出
すわけであり、高出力、高感度、さらに低雑音を達成で
きる。In summary, the scheme proposed here is
Carriers generated by light incidence are accumulated in the p region 104 which is the base, and the amount of accumulated charge controls the current flowing between the emitter electrode 108 and the collector electrode 112. Therefore, the accumulated carriers are read after being subjected to charge amplification by the amplification function of each cell, and high output, high sensitivity, and low noise can be achieved.
【0010】また、光励起によってベースに蓄積された
キャリアによりベースに発生する電位Vpは、Q/Cで
与えられる。ここでQはベースに蓄積されたキャリアの
電荷量、Cはベースに接続されている容量である。この
式により明白な様に、高集積化された場合、セル・サイ
ズの縮小と共にQもCも小さくなることになり、光励起
により発生する電位Vpは、ほぼ一定に保たれることが
わかる。したがって、ここで提案されている方式は、将
来の高解像度化に対しても有利なものであると言える。The potential Vp generated in the base by the carriers accumulated in the base by photoexcitation is given by Q / C. Here, Q is the charge amount of carriers accumulated in the base, and C is the capacitance connected to the base. As is clear from this equation, in the case of high integration, both Q and C become smaller as the cell size shrinks, and the potential Vp generated by photoexcitation is kept almost constant. Therefore, it can be said that the method proposed here is advantageous for future high resolution.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ところで、リフレッシ
ュ動作におけるリフレッシュ用正電圧がキャパシタ電極
107に印加されている間のベース電位Vbの変化は次
式から求めることができる。The change in the base potential Vb while the positive refresh voltage is being applied to the capacitor electrode 107 in the refresh operation can be obtained from the following equation.
【0012】 ただし、Cbeはベース・エミッタ間容量、Cbcはベ
ース・コレクタ間容量、Ibはベース電流を各々表わ
す。[0012] However, Cbe represents a base-emitter capacitance, Cbc represents a base-collector capacitance, and Ib represents a base current.
【0013】図8は、リフレッシュ用正電圧が印加され
ている間のベース電位Vbの時間変化を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing the change over time in the base potential Vb while the positive refresh voltage is being applied.
【0014】同グラフにおいて、リフレッシュ用パルス
が印加された時点の初期ベース電位は、蓄積電圧Vpの
大きさによって異なる。すなわち、初期状態で負電位で
あったベース電位が蓄積動作によって蓄積電圧Vpだけ
正方向に変化した状態において、リフレッシュ用正電圧
パルスがキャパシタ電極107に印加されると、初期ベ
ース電位はその蓄積電圧Vp分だけ高くなるからであ
る。In the graph, the initial base potential at the time when the refresh pulse is applied differs depending on the magnitude of the accumulated voltage Vp. That is, when the refresh positive voltage pulse is applied to the capacitor electrode 107 in a state in which the base potential, which was a negative potential in the initial state, changes in the positive direction by the accumulation voltage Vp due to the accumulation operation, the initial base potential is the accumulated voltage. This is because it becomes higher by Vp.
【0015】また、同グラフに示すように、初期ベース
電位の大きさによって初期ベース電位が維持される時間
は異なるが、その時間経過後は初期ベース電位に関係な
くベース電位Vbは一律に低下する。したがってリフレ
ッシュ時間tが十分長ければ、蓄積電圧Vbの大小に関
係なくベース電位Vbをほぼ0Vにすることができ、リ
フレッシュ用パルスが立下がった時点でベース電位Vb
を初期状態の所定の負電位に復帰させることができる。Further, as shown in the graph, the time period during which the initial base potential is maintained varies depending on the magnitude of the initial base potential, but after that time, the base potential Vb uniformly decreases regardless of the initial base potential. . Therefore, if the refresh time t is sufficiently long, the base potential Vb can be almost 0 V regardless of the magnitude of the accumulated voltage Vb, and the base potential Vb can be set at the time when the refresh pulse falls.
Can be returned to a predetermined negative potential in the initial state.
【0016】しかしながら、実際は高速動作を達成する
ために、リフレッシュ時間t=toとし、ベース電位V
b=Vkとなった時点でリフレッシュ動作を終了してい
る。このようにベース電位Vbに残留電位が存在して
も、リフレッシュ時間t=toでベース電位Vbが常に
一定の電位Vkであれば、リフレッシュ用パルスが立下
がった時点でベース電位Vbを一定の負電位に復帰させ
ることができ、その負電位を初期状態とすることができ
る。However, in order to achieve a high speed operation, the refresh time t = to is set and the base potential V is actually set.
The refresh operation is completed when b = Vk. Thus, even if there is a residual potential in the base potential Vb, if the base potential Vb is always the constant potential Vk at the refresh time t = to, the base potential Vb is kept constant negative at the time when the refresh pulse falls. The potential can be returned to the potential, and the negative potential can be set to the initial state.
【0017】しかしながら、従来の光電変換装置では、
リフレッシュ動作が繰返されると、残留電位Vkが徐々
に低下してしまい、残像時間が生起するという問題点を
有していた。However, in the conventional photoelectric conversion device,
When the refresh operation is repeated, the residual potential Vk gradually decreases, which causes a problem that an afterimage time occurs.
【0018】図8において、例えば高照度セルの初期ベ
ース電位が0.8V、低照度セルの初期ベース電位が
0.4Vであったとする。そしてリフレッシュ時間to
が経過すると、高照度のセルのベース電位Vbは所定の
残留電位Vkとなるが、低照度セルのベース電位Vbは
残留電位V1 となり、Vkより低下する。この状態でリ
フレッシュ用パルスが立下がると、低照度セルのベース
電位Vbは初期状態である負電位より低下し、この低い
電位から蓄積、読出し動作が行われる。したがって低照
度状態でリフレッシュ動作が繰返されると、ベース電位
の残留電位は徐々に低下し、この状態で高照度状態とな
っても入射光量に対応した出力より低い出力しか得るこ
とができない。すなわち、残像現象が現われる。In FIG. 8, it is assumed that the high illuminance cell has an initial base potential of 0.8V and the low illuminance cell has an initial base potential of 0.4V. And refresh time to
After elapse of time, the base potential Vb of the high illuminance cell becomes the predetermined residual potential Vk, but the base potential Vb of the low illuminance cell becomes the residual potential V 1 , which is lower than Vk. When the refresh pulse falls in this state, the base potential Vb of the low-illuminance cell falls below the initial negative potential, and the accumulation and read operations are performed from this low potential. Therefore, when the refresh operation is repeated in the low illuminance state, the residual potential of the base potential gradually decreases, and even in the high illuminance state in this state, an output lower than the output corresponding to the amount of incident light can be obtained. That is, the afterimage phenomenon appears.
【0019】この原因としては、リフレッシュ動作を繰
返すことで、ベース領域中の正孔が再結合し、不足する
ことが考えられる。したがって、不足した正孔を補うこ
とができない低照度状態が続くと残像現象が顕著となる
わけである。As a cause of this, it is conceivable that the holes in the base region are recombined and become insufficient by repeating the refresh operation. Therefore, the afterimage phenomenon becomes conspicuous when the low illuminance state where the shortage of holes cannot be compensated continues.
【0020】さらに、従来の光電変換装置ではマトリク
ス状に配列すると、次に述べるようにブルーミング現象
が生じるという問題点も有していた。Further, in the conventional photoelectric conversion device, when they are arranged in a matrix, there is a problem that a blooming phenomenon occurs as described below.
【0021】図9は、従来の光電変換装置を用いたエリ
アセンサの概略的回路図である。同図において、従来の
光電変換セル120は3×3のマトリクス状に配列さ
れ、そのエミッタ電極108は列毎に垂直ラインに共通
接続されている。また、キャパシタ電極107は行毎に
共通接続され、垂直走査部からの正電圧によって行毎に
読出し又はリフレッシュ動作が行われる。FIG. 9 is a schematic circuit diagram of an area sensor using a conventional photoelectric conversion device. In the figure, the conventional photoelectric conversion cells 120 are arranged in a 3 × 3 matrix, and the emitter electrodes 108 thereof are commonly connected to vertical lines for each column. In addition, the capacitor electrodes 107 are commonly connected for each row, and the reading or refreshing operation is performed for each row by the positive voltage from the vertical scanning unit.
【0022】ところが、ある光電変換セルが蓄積動作時
に強い光照射を受け、そのベース領域104の電位がエ
ミッタ領域105の電位よりも高くなると、読出し動作
を行っていないにも関わらず、そのエミッタ電極108
が接続されている垂直ラインの電位が上昇してしまう。
そのために、同一の垂直ラインにエミッタ電極105が
接続された他の光電変換セルが読出し動作を行っている
と、当該他の光電変換セルが光照射を受けていない場合
でも読出し信号が垂直ラインに出力された状態となる。
すなわち、この場合は垂直方向にブルーミング現象が現
われてしまう。However, when a photoelectric conversion cell receives strong light irradiation during the storage operation and the potential of its base region 104 becomes higher than the potential of the emitter region 105, the emitter electrode of the photoelectric conversion cell does not perform the read operation. 108
The potential of the vertical line connected to will rise.
Therefore, when another photoelectric conversion cell having the emitter electrode 105 connected to the same vertical line is performing a read operation, a read signal is output to the vertical line even if the other photoelectric conversion cell is not irradiated with light. It will be in the output state.
That is, in this case, the blooming phenomenon appears in the vertical direction.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】上記従来の問題点を解決
するために、本発明による光電変換装置は、第一導電型
の半導体からなる制御電極領域と、前記第一導電型とは
異なる第二導電型の半導体からなり容量負荷を含む出力
回路に電気的に接続された第一の主電極領域と、第二導
電型の半導体からなる第二の主電極領域と、を有し、入
射光により生成されるキャリアを前記制御電極領域に蓄
積可能なトランジスタの複数と、蓄積されたキャリアに
基づいて信号を読出した後のリフレッシュ動作におい
て、前記第一の主電極領域を基準電位に保持し、前記制
御電極領域に蓄積されたキャリアを除く為のリフレッシ
ュ手段と、を具備し、蓄積動作、読み出し動作及びリフ
レッシュ動作を行う光電変換装置において、前記複数の
トランジスタの各々の制御電極領域に、前記第一の主電
極領域とは別に、前記第二導電型であって前記第一の主
電極領域より不純物濃度の低い半導体領域が設けられる
とともに、前記半導体領域に接続され、前記複数のトラ
ンジスタにおけるピーク信号を検出する為のピーク信号
検出回路を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the photoelectric conversion device according to the present invention is of the first conductivity type.
Of the control electrode region made of the semiconductor and the first conductivity type
Output made of different second conductivity type semiconductors including capacitive load
A first main electrode area electrically connected to the circuit and a second conductor area.
And a second main electrode region made of an electro-type semiconductor,
Stores carriers generated by light emission in the control electrode region
Multiple stackable transistors and accumulated carriers
The refresh operation after reading the signal based on
Hold the first main electrode region at a reference potential,
Refresh to remove carriers accumulated in the electrode area
And a read operation and a read operation.
In the photoelectric conversion device performing the reshing operation,
In each control electrode area of the transistor, the first main
Separately from the polar region, the second conductivity type and the first main
A semiconductor region having a lower impurity concentration than the electrode region is provided
Together with the plurality of transistors connected to the semiconductor region.
Peak signal to detect the peak signal in the transistor
A detection circuit is provided.
【0024】[0024]
【作用】このように、上記制御電極領域と上記半導体領
域とでダイオード構造を形成するために、該半導体領域
に適当な電圧を印加することで、上記制御電極領域にキ
ャリアを注入することができる。そのために、たとえば
上記リフレッシュ動作開始時に制御電極領域の電位を十
分高くすることができ、リフレッシュ動作終了時の制御
電極領域の電位を所望の一定値にすることができる。す
なわち、従来のような残像現象の発生が防止される。Thus, in order to form a diode structure between the control electrode region and the semiconductor region, carriers can be injected into the control electrode region by applying an appropriate voltage to the semiconductor region. . Therefore, for example, the potential of the control electrode region can be made sufficiently high at the start of the refresh operation, and the potential of the control electrode region at the end of the refresh operation can be set to a desired constant value. That is, the occurrence of the afterimage phenomenon as in the conventional case is prevented.
【0025】さらに、強い光照射を受けた場合であって
も、上記ダイオード構造を通して過剰なキャリアが除去
されるために、ブルーミング現象の発生も防止すること
ができる。Further, even when exposed to strong light irradiation, excess carriers are removed through the diode structure, so that the blooming phenomenon can be prevented.
【0026】また、半導体領域に接続され、複数のトラ
ンジスタにおけるピーク信号を検出する為のピーク信号
検出回路を設けることで、半導体領域からピーク値検出
を容易に行うことができるために、測光機能を有する撮
像装置を容易に構成することができる。 A plurality of transistors are connected to the semiconductor region.
Peak signal to detect the peak signal in the transistor
Peak value detection from the semiconductor area by providing a detection circuit
Since it is easy to perform
The image device can be easily configured.
【0027】[0027]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0028】図1(A)は、本発明による光電変換装置
の一実施例の光電変換セルの平面図、図1 (B)は、そ
のA−A線断面図、図2は、その等価回路図である。FIG. 1A is a plan view of a photoelectric conversion cell of an embodiment of the photoelectric conversion device according to the present invention, FIG. 1B is a sectional view taken along the line AA, and FIG. 2 is its equivalent circuit. It is a figure.
【0029】各図において、nシリコン基板1上にn-
エピタキシャル層2が形成され、その中に素子分離領域
3によって相互に電気的に分離された光電変換セルが配
列されている。ただし、素子分離領域3は、SiO2 、
Si3 N4 、ポリシリコン又はn+ 拡散領域等より成
る。In each figure, n − on the n silicon substrate 1
An epitaxial layer 2 is formed in which photoelectric conversion cells electrically isolated from each other by an element isolation region 3 are arranged. However, the element isolation region 3 is formed of SiO 2 ,
It is made of Si 3 N 4 , polysilicon, or n + diffusion region.
【0030】n- エピタキシャル層4上には、バイポー
ラトランジスタの制御電極領域たるpベース領域4が不
純物拡散又はイオン注入法等によって形成され、更にそ
の中に第一の主電極領域たるn+ エミッタ領域5と、p
ベース領域4の不純物濃度と同程度の濃度を有するn領
域6とが不純物拡散又はイオン注入法等によって形成さ
れている。ここでは、n領域6とpベース領域4とでダ
イオード構造が形成されている。On the n - epitaxial layer 4, a p base region 4 which is a control electrode region of a bipolar transistor is formed by an impurity diffusion or ion implantation method, and an n + emitter region which is a first main electrode region is further formed therein. 5 and p
An n region 6 having a concentration similar to that of the base region 4 is formed by impurity diffusion or ion implantation. Here, the diode structure is formed by the n region 6 and the p base region 4.
【0031】このように形成されたn- エピタキシャル
層2上には酸化膜7が形成され、酸化膜7上にはpベー
ス領域4にパルスを印加するためのキャパシタ電極8が
ポリシリコン等で形成されている。An oxide film 7 is formed on the n - epitaxial layer 2 thus formed, and a capacitor electrode 8 for applying a pulse to the p base region 4 is formed of polysilicon or the like on the oxide film 7. Has been done.
【0032】その他に、n+ エミッタ領域5に接続され
たエミッタ電極9、n領域6に接続された電極10、基
板1の裏面のn+ 領域11およびコレクタ電極12、そ
して各光電変換セル上の保護膜13が各々形成されてい
る。なお、第二の主電極領域たるコレクタはn - エピタ
キシャル層2及びnシリコン基板1の一部より構成され
る。 In addition, an emitter electrode 9 connected to the n + emitter region 5, an electrode 10 connected to the n region 6, an n + region 11 and a collector electrode 12 on the back surface of the substrate 1, and on each photoelectric conversion cell. Each protective film 13 is formed. The collector, which is the second main electrode region, is an n - epita
It is composed of the axial layer 2 and a part of the n-silicon substrate 1.
It
【0033】次に、上記構造を有する本実施例の光電変
換セルの動作を説明する。Next, the photoelectric conversion of the present embodiment having the above structure
The operation of the replacement cell will be described.
【0034】まず、蓄積動作において、pベース領域4
は負電位の初期状態にあり、エミッタ領域5はゼロ電位
の浮遊状態に、キャパシタ電極8はゼロ電位に、ダイオ
ードを形成するn領域6はゼロ又は若干負電位に各々設
定されている。なお、コレクタ電極12は以後正電位に
保持される。この状態で光が入射し、光量に対応したキ
ャリア(ここでは正孔)がpベース領域4に蓄積され
る。First, in the accumulation operation, the p base region 4
Is in the initial state of negative potential, the emitter region 5 is set to a floating state of zero potential, the capacitor electrode 8 is set to zero potential, and the n region 6 forming the diode is set to zero or slightly negative potential. The collector electrode 12 is maintained at a positive potential thereafter. Light enters in this state, and carriers (here, holes) corresponding to the amount of light are accumulated in the p base region 4.
【0035】ここで、強い光が照射されてpベース領域
4の電位が大きく上昇すると、pベース領域4とn領域
6とで構成されるダイオードが順方向にバイアスされた
状態となり、pベース領域4に過剰に蓄積された正孔は
電極10を通して外部へ除去される。したがって、n+
エミッタ領域5の電位は変化せず、ブルーミング現象は
発生しない。Here, when the intense light is irradiated and the potential of the p base region 4 is greatly increased, the diode composed of the p base region 4 and the n region 6 is forward biased, and the p base region 4 is biased. The holes excessively accumulated in 4 are removed to the outside through the electrode 10. Therefore, n +
The potential of the emitter region 5 does not change, and the blooming phenomenon does not occur.
【0036】次に、読出し動作において、n+ エミッタ
領域5およびn領域6を浮遊状態とし、キャパシタ電極
8に読出し用正電圧パルスを印加する。これによって既
に述べたように、エミッタ電極9へ入射光量に対応した
電気信号が読出される。Next, in the read operation, the n + emitter region 5 and the n region 6 are brought into a floating state, and a read positive voltage pulse is applied to the capacitor electrode 8. As a result, as described above, the electric signal corresponding to the amount of incident light is read out to the emitter electrode 9.
【0037】次に、正孔注入動作において、キャパシタ
電極8はゼロ電位に、n+ エミッタ領域5は浮遊状態に
各々設定される。そして、ダイオードを構成するn領域
6に適当な正電位を印加してダイオードを逆バイアス状
態とし、その空乏層を電極10まで到達させる。これに
よってパンチスルー的な動作が起こり、n領域6を通し
てpベース領域4へ正孔が注入され、pベース領域4の
電位が上昇する。Next, in the hole injection operation, the capacitor electrode 8 is set to zero potential and the n + emitter region 5 is set to a floating state. Then, an appropriate positive potential is applied to the n region 6 forming the diode to bring the diode into a reverse bias state, and the depletion layer thereof reaches the electrode 10. As a result, a punch-through operation occurs, holes are injected into the p base region 4 through the n region 6, and the potential of the p base region 4 rises.
【0038】次に、リフレッシュ動作において、n+ エ
ミッタ領域5およびn領域6は接地される。この状態
で、キャパシタ電極8に正電圧のリフレッシュパルスを
印加すると、pベース領域4に蓄積された正孔はn+ エ
ミッタ領域5およびn領域6を通して除去される。ただ
し、pベース領域4の電位は前記正孔注入動作によって
十分高くなっているために、リフレッシュパルス印加直
後の初期ベース電位は、暗状態であった場合でも、残留
電位Vkより十分高くなる(図8参照)。したがって、
リフレッシュ時間toが経過した時点で、pベース領域
4の電位は照度の高低に関係なく一定電位Vkとなる。
この状態でリフレッシュ用の正電圧パルスが立下がるた
めに、pベース領域4は常に一定負電位の初期状態とな
る。Next, in the refresh operation, the n + emitter region 5 and the n region 6 are grounded. When a positive voltage refresh pulse is applied to the capacitor electrode 8 in this state, the holes accumulated in the p base region 4 are removed through the n + emitter region 5 and the n region 6. However, since the potential of the p base region 4 is sufficiently high due to the hole injection operation, the initial base potential immediately after the refresh pulse application is sufficiently higher than the residual potential Vk even in the dark state (Fig. 8). Therefore,
When the refresh time to has elapsed, the potential of the p base region 4 becomes the constant potential Vk regardless of the level of illuminance.
Since the positive voltage pulse for refresh falls in this state, the p base region 4 is always in the initial state of a constant negative potential.
【0039】このように、正孔注入動作を挿入すること
によって、リフレッシュ動作を繰返してもpベース領域
9の正孔が不足することはなくなり、低照度状態での残
像現象を完全に防止することができる。As described above, by inserting the hole injection operation, the holes in the p base region 9 will not run short even if the refresh operation is repeated, and the afterimage phenomenon in the low illuminance state can be completely prevented. You can
【0040】次に、このような構造と基本動作を有する
光電変換セルを二次元的に配列して構成した撮像装置の
一例を図面を用いて説明する。Next, an example of an image pickup device configured by two-dimensionally arranging photoelectric conversion cells having such a structure and basic operation will be described with reference to the drawings.
【0041】図3は、図1の光電変換セルを二次元的に
配列した撮像装置の回路図、図4は、その動作を説明す
るためのタイミングチャートである。FIG. 3 is a circuit diagram of an image pickup device in which the photoelectric conversion cells of FIG. 1 are two-dimensionally arranged, and FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation thereof.
【0042】図3において、光電変換セル20は3×3
のマトリクス状に配列され、光電変換セル20のキャパ
シタ電極8は行毎に水平ライン21,21′,21″に
各々共通接続されている。各水平ラインは、トランジス
タ23,23′,23″を介して端子24に接続され。
端子24には読出し用正電圧パルスφrが印加される。
また、各水平ラインはトランジスタ25,25′,2
5″を介して端子26に接続され、端子26にはリフレ
ッシュ用正電圧パルスφfが印加される。In FIG. 3, the photoelectric conversion cell 20 is 3 × 3.
, And the capacitor electrodes 8 of the photoelectric conversion cells 20 are commonly connected to the horizontal lines 21, 21 ', 21 "row by row. Each horizontal line connects the transistors 23, 23', 23". Connected to the terminal 24 via.
A positive voltage pulse for reading φr is applied to the terminal 24.
Also, each horizontal line has transistors 25, 25 ', 2
5 ″ is connected to the terminal 26, and the refresh positive voltage pulse φf is applied to the terminal 26.
【0043】トランジスタ23,23′,23″の各ゲ
ート電極には、垂直シフトレジスタ22からパルス信号
φr1 〜φr3 が各々印加され、トランジスタ25,2
5′,25″の各ゲート電極には、同じく垂直シフトレ
ジスタ22からパルス信号φf1 〜φf3 が各々印加さ
れる。Pulse signals φr 1 to φr 3 are applied from the vertical shift register 22 to the gate electrodes of the transistors 23, 23 ′ and 23 ″, and the transistors 25 and 2 are applied.
Pulse signals φf 1 to φf 3 are similarly applied from the vertical shift register 22 to the respective gate electrodes 5 ′ and 25 ″.
【0044】光電変換セル20の電極10は、行毎に水
平ライン27,27′,27″に共通接続され、各水平
ラインには垂直シフトレジスタ28からパルス信号φ1
〜φ3 が各々印加される。The electrodes 10 of the photoelectric conversion cells 20 are commonly connected to the horizontal lines 27, 27 ', 27 "row by row, and a pulse signal φ 1 from the vertical shift register 28 is connected to each horizontal line.
~ Φ 3 is applied respectively.
【0045】また、光電変換セル20のエミッタ電極9
は、列毎に垂直ライン29,29′,29″に各々共通
接続されている。各垂直ラインは、リフレッシュ用のト
ランジスタ30,30′,30″を介して接地されると
ともに、光電変換セルの読出し信号をシリアルに出力す
るためのトランジスタ33,33′,33″を介して出
力ライン34に接続されている。Further, the emitter electrode 9 of the photoelectric conversion cell 20
Are commonly connected to the vertical lines 29, 29 ', 29 "for each column. Each vertical line is grounded through the refreshing transistors 30, 30', 30" and is connected to the photoelectric conversion cell. It is connected to an output line 34 through transistors 33, 33 ', 33 "for outputting a read signal serially.
【0046】トランジスタ30,30′,30″の各ゲ
ート電極は端子31に共通接続され、端子31にはパル
ス信号φrsが印加される。また、トランジスタ33,
33′,33″の各ゲート電極には水平シフトレジスタ
32からパルス信号φh1 〜φh3 が各々印加される。The gate electrodes of the transistors 30, 30 'and 30 "are commonly connected to the terminal 31, and the pulse signal φrs is applied to the terminal 31. Also, the transistors 33 and 30'.
Pulse signals φh 1 to φh 3 are applied from the horizontal shift register 32 to the respective gate electrodes 33 ′ and 33 ″.
【0047】出力ライン34は、リフレッシュ用トラン
ジスタ36を介して接地されるとともに、信号増幅用の
トランジスタ35のゲート電極に接続され、増幅された
信号が端子38から出力される。The output line 34 is grounded via the refreshing transistor 36, is connected to the gate electrode of the signal amplifying transistor 35, and the amplified signal is output from the terminal 38.
【0048】次に、このような撮像装置の動作を図4を
参照しながら説明する。Next, the operation of such an image pickup apparatus will be described with reference to FIG.
【0049】まず、時点t1 まで蓄積動作が行われ、各
光電変換セル20には入射光量に対応した正孔がpベー
ス領域4に各々蓄積されているものとする。ただし、既
に述べたように、一部の光電変換セル20に強い光が入
射しても、過剰な正孔は電極10を通して水平ライン2
7,27′又は27″に除去されるために、垂直ライン
29,29′,29″はゼロ電位で浮遊状態を維持して
いる。First, it is assumed that the accumulation operation is performed until time t 1 and holes corresponding to the amount of incident light are accumulated in the p base regions 4 in each photoelectric conversion cell 20. However, as already described, even if strong light is incident on some of the photoelectric conversion cells 20, the excess holes pass through the electrode 10 and the horizontal line 2.
The vertical lines 29, 29 ', 29 "remain floating at zero potential because they are removed to 7, 27' or 27".
【0050】時点t1 において、パルス信号φr1 が立
上がることでトランジスタ23がON状態となり、続い
てパルスφrが立上がり水平ライン21に読出し用正電
圧が印加され、第一行目の光電変換セル20が読出し動
作を開始する。この読出し動作によって、第一行目の光
電変換セルの読出し信号が垂直ライン29,29′,2
9″に現われる。読出し動作が終了すると、パルス信号
φlrsによってトランジスタ36がON状態となり、
出力ライン34の残留電位がリフレッシュされる。At time t 1 , the pulse signal φr 1 rises to turn on the transistor 23, and then the pulse φr rises to apply the positive voltage for reading to the horizontal line 21 and the photoelectric conversion cell of the first row. 20 starts the read operation. By this read operation, the read signals of the photoelectric conversion cells in the first row are changed to the vertical lines 29, 29 ', 2
9 ″. When the read operation is completed, the pulse signal φlrs turns on the transistor 36,
The residual potential of the output line 34 is refreshed.
【0051】時点t2 において、パルス信号φh1 が立
上がりトランジスタ33がON状態となる。これによっ
て、垂直ライン29に読出されていた一行一列の光電変
換セルの信号がトランジスタ33および出力ライン34
を介してトランジスタ35に入力し、増幅されて端子3
8から出力される。この出力動作が終了するとパルス信
号φlrsが立上がり、出力ライン34がリフレッシュ
される。続いて、パルス信号φh2 およびφh3 が順次
立上がり、同様にして一行二列および一行三列の光電変
換セルの信号が順次端子38から出力され、その都度出
力ライン34はリフレッシュされる。At time t 2 , the pulse signal φh 1 rises and the transistor 33 is turned on. As a result, the signals of the photoelectric conversion cells in one row and one column which have been read out on the vertical line 29 are transferred to the transistor 33 and the output line 34.
Is input to the transistor 35 via the
It is output from 8. When this output operation ends, the pulse signal φlrs rises and the output line 34 is refreshed. Then, the pulse signals φh 2 and φh 3 sequentially rise, and the signals of the photoelectric conversion cells in the 1st row, 2nd column and the 1st row, 3rd column are sequentially output from the terminal 38 in the same manner, and the output line 34 is refreshed each time.
【0052】出力動作が終了すると、時点t3 において
垂直シフトレジスタ28のパルス信号φ1 が立上がり、
第一行目の光電変換セル20の電極10に正電圧が印加
され、既に述べたような正孔注入動作が行われる。When the output operation is completed, the pulse signal φ 1 of the vertical shift register 28 rises at time t 3 ,
A positive voltage is applied to the electrode 10 of the photoelectric conversion cell 20 in the first row, and the hole injection operation as described above is performed.
【0053】次に、時点t4 において、パルス信号φf
1 およびφrsが立上がり、トランジスタ25がON状
態となるとともに、トランジスタ30,30′,30″
がON状態となり各垂直ラインは接地される。続いて、
パルス信号φfが立上がり、水平ライン21にリフレッ
シュ用正電圧パルスが印加され、既に述べたようにリフ
レッシュ動作が行われる。Next, at time t 4 , the pulse signal φf
1 and φrs rise, the transistor 25 is turned on, and the transistors 30, 30 ', 30 "
Turns on and each vertical line is grounded. continue,
The pulse signal φf rises, the positive voltage pulse for refresh is applied to the horizontal line 21, and the refresh operation is performed as described above.
【0054】こうして第一行目の光電変換セル20につ
いて、読出し、正孔注入およびリフレッシュの各動作が
終了し、時点t5 から蓄積動作が開始される。Thus, with respect to the photoelectric conversion cells 20 in the first row, the read, hole injection and refresh operations are completed, and the accumulation operation is started at time t 5 .
【0055】このような第一行目と同様な動作が、時点
t5 から第二行目の、時点t6 から第三行目の各光電変
換セル20について行われる。すなわち、パルス信号φ
r2、φ2 およびφf2 が順次立上がることによって第
二行目の光電変換セル20が選択され、読出し、正孔注
入およびリフレッシュの各動作が行われる。そして時点
t6 において、第二行目が蓄積動作に入ると同時に、パ
ルス信号φr3 、φ3およびφf3 が順次立上がり第三
行目の光電変換セル20が選択され、上記各動作が同様
に行われる。第三行目が蓄積動作に入ると、第一行目が
選択され、以下、同様に繰返される。The same operation as in the first row is performed for each photoelectric conversion cell 20 from the time t 5 to the second row and from the time t 6 to the third row. That is, the pulse signal φ
The photoelectric conversion cells 20 in the second row are selected by the successive rise of r 2 , φ 2 and φf 2 , and the read, hole injection and refresh operations are performed. Then at time t 6, at the same time when the second row enters the accumulation operation, the pulse signal [phi] r 3, phi 3 and .phi.f 3 are successively rising third row of photoelectric conversion cells 20 is selected, the respective operation is similarly Done. When the third row enters the accumulation operation, the first row is selected and the same is repeated thereafter.
【0056】このようにして、全ての光電変換セル20
の入射光強度に対応した読出し信号が端子38からシリ
アルに出力される。なお、各行の光電変換セル20の蓄
積動作を行う時間は一定であるために、例えばテレビビ
デオカメラ等への応用が可能である。In this way, all photoelectric conversion cells 20
A read signal corresponding to the incident light intensity of is output serially from the terminal 38. Note that the photoelectric conversion cells 20 in each row have a constant storage operation time, and thus can be applied to, for example, a television video camera.
【0057】図5 (A)は、図1の光電変換セルを用い
た本発明の撮像装置(光電変換装置)の一実施例を示す
回路図、図5 (B)は、その撮像装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。FIG. 5 (A) uses the photoelectric conversion cell of FIG.
An embodiment of the image pickup device (photoelectric conversion device) of the present invention will be shown.
The circuit diagram and FIG . 5B are timing charts showing the operation of the image pickup apparatus.
【0058】図5 (A)において、三個の光電変換セル
20は一次元に配列され、各コレクタ電極12は共通に
接続されて正電圧が印加される。また、各キャパシタ電
極8はライン40を介して端子41に共通に接続され、
端子41には読出し又はリフレッシュ動作を行うための
パルス信号φrが印加される。さらに、エミッタ電極9
は、各々垂直ライン44,44′,44″に接続され、
ダイオードの電極10は水平ライン42に共通に接続さ
れている。水平ライン42は制御回路43に接続され、
パルス信号φiが印加されるか又は接地される。In FIG. 5A, three photoelectric conversion cells 20 are arranged one-dimensionally, collector electrodes 12 are commonly connected, and a positive voltage is applied. Further, each capacitor electrode 8 is commonly connected to a terminal 41 via a line 40,
A pulse signal φr for reading or refreshing is applied to the terminal 41. Furthermore, the emitter electrode 9
Are connected to vertical lines 44, 44 ', 44 ", respectively,
The electrodes 10 of the diodes are commonly connected to the horizontal line 42. The horizontal line 42 is connected to the control circuit 43,
The pulse signal φi is applied or grounded.
【0059】垂直ライン44,44′,44″は各々ト
ランジスタ45,45′,45″を介して接地されてい
る。また、トランジスタ45,45′,45″の各ゲー
ト電極はライン46を介して端子47に共通に接続さ
れ、端子47には信号φrsが印加される。The vertical lines 44, 44 ', 44 "are grounded via transistors 45, 45', 45", respectively. Further, the gate electrodes of the transistors 45, 45 ', 45 "are commonly connected to a terminal 47 via a line 46, and a signal φrs is applied to the terminal 47.
【0060】さらに、垂直ライン44,44′,44″
は各々トランジスタ48,48′,48″の一方の主電
極に接続されている。また、トランジスタ48,4
8′,48″のゲート電極はライン49を介して端子5
0に共通に接続され、端子50には信号φtが印加され
る。トランジスタ48,48′,48″の他方の主電極
は、それぞれ電荷蓄積用のキャパシタ51,51′,5
1″を介して接地されているとともに、トランジスタ5
3,53′,53″を介して出力ライン54に接続され
ている。Further, the vertical lines 44, 44 ', 44 "
Are connected to one of the main electrodes of the transistors 48, 48 ', 48 ", respectively.
8 ', 48 "gate electrode is connected to terminal 5 via line 49
0 is commonly connected, and the signal φt is applied to the terminal 50. The other main electrodes of the transistors 48, 48 ', 48 "are respectively provided with capacitors 51, 51', 5 for storing charges.
Grounded via 1 ″ and transistor 5
It is connected to the output line 54 via 3, 53 ', 53 ".
【0061】トランジスタ53,53′,53″のゲー
ト電極はシフトレジスタ52の並列出力端子に各々接続
され、各並列出力端子からは信号φh1 〜φh3 が出力
される。The gate electrodes of the transistors 53, 53 ', 53 "are connected to the parallel output terminals of the shift register 52, and the signals φh 1 to φh 3 are output from the respective parallel output terminals.
【0062】出力ライン54は、出力ライン54をリフ
レッシュするためのトランジスタ55を介して接地され
ているとともに、出力アンプであるトランジスタ57の
ゲート電極に接続されている。トランジスタ55のゲー
ト電極は端子56に接続され、端子56には信号φlr
sが印加される。また、トランジスタ57の出力端子5
8はキャパシタおよびアンプ59を介して出力端子60
に接続されている。The output line 54 is grounded via a transistor 55 for refreshing the output line 54, and is also connected to the gate electrode of a transistor 57 which is an output amplifier. The gate electrode of the transistor 55 is connected to the terminal 56, and the signal φlr is connected to the terminal 56.
s is applied. In addition, the output terminal 5 of the transistor 57
8 is an output terminal 60 via a capacitor and an amplifier 59.
It is connected to the.
【0063】また、制御回路43の出力端子は、増幅器
59の増幅度選択端子に接続され、水平ライン42から
の入力信号に基づいて増幅器59の増幅度を調整する。The output terminal of the control circuit 43 is connected to the amplification degree selection terminal of the amplifier 59 and adjusts the amplification degree of the amplifier 59 based on the input signal from the horizontal line 42.
【0064】次に、このような構成を有する撮像装置の
動作を図5 (B)を参照しながら説明する。Next, the operation of the image pickup apparatus having such a structure will be described with reference to FIG.
【0065】まず、パルス信号φrsおよびφlrsを
ハイレベルにすることで、トランジスタ45,45′,
45″およびトランジスタ55をON状態にする。これ
によって、光電変換セル20の各エミッタ電極8および
出力ライン54は接地状態になり、出力ライン54の残
留電荷が除去される。First, by setting the pulse signals φrs and φlrs to the high level, the transistors 45, 45 ',
45 ″ and the transistor 55 are turned on. As a result, each emitter electrode 8 of the photoelectric conversion cell 20 and the output line 54 are grounded, and the residual charge on the output line 54 is removed.
【0066】続いて、時点t1 において、パルス信号φ
tが立上がり、トランジスタ48,48′,48″がO
N状態となる。これによって、電荷蓄積用キャパシタ5
1,51′,51″が接地状態となり、残留電荷が除去
される。Then, at time t 1 , the pulse signal φ
t rises and the transistors 48, 48 ', 48 "are turned off.
The N state is set. As a result, the charge storage capacitor 5
1, 51 ′ and 51 ″ are grounded and residual charges are removed.
【0067】続いて、時点t2 において、信号φtのパ
ルスが立下がり、制御回路43からのパルス信号φiが
立上がる。これによって時点t3 まで水平ライン42に
正電圧が印加され、各光電変換セル20のpベース領域
4に正孔が注入される(正孔注入動作)。Then, at time t 2 , the pulse of the signal φt falls and the pulse signal φi from the control circuit 43 rises. As a result, a positive voltage is applied to the horizontal line 42 until time t 3, and holes are injected into the p base region 4 of each photoelectric conversion cell 20 (hole injection operation).
【0068】時点t3 において、パルス信号φiが立下
がり、水平ライン42は接地電位に設定される。また、
パルス信号φrが立上がり、各光電変換セル20のキャ
パシタ電極8にリフレッシュ用の正電圧が印加される。
各エミッタ電極8は接地状態にあるから、すでに述べた
ようにリフレッシュ動作が行われ、時点t4 で信号φr
が立下がると各光電変換セルのpベース領域4は負電位
の初期状態に復帰する。リフレッシュ動作が終了する
と、信号φrsおよびφlrsは立下がり、トランジス
タ45,45′,45″および55はOFF状態とな
る。At time t 3 , the pulse signal φi falls and the horizontal line 42 is set to the ground potential. Also,
The pulse signal φr rises, and a positive refresh voltage is applied to the capacitor electrode 8 of each photoelectric conversion cell 20.
Since each emitter electrode 8 is grounded, the refresh operation is performed as described above, and the signal φr is generated at the time point t 4.
Then, the p base region 4 of each photoelectric conversion cell returns to the initial state of negative potential. When the refresh operation is completed, signals φrs and φlrs fall, and transistors 45, 45 ′, 45 ″ and 55 are turned off.
【0069】この状態で、各光電変換セル20のpベー
ス領域4には入射光によって励起された電子・正孔対の
うちの正孔が光情報として蓄積され、各セルのベース電
位は初期の負電位から入射光量に対応した蓄積電圧分だ
け各々上昇する(蓄積動作)。In this state, holes of the electron-hole pairs excited by the incident light are accumulated as optical information in the p base region 4 of each photoelectric conversion cell 20, and the base potential of each cell is the initial value. Each rises from the negative potential by the accumulated voltage corresponding to the amount of incident light (accumulation operation).
【0070】蓄積動作を所望時間行うと、まず、制御回
路43によって水平ライン42は浮遊状態にされる。ま
た信号φtをハイレベルにしてトランジスタ48,4
8′,48″をON状態とし、垂直ライン44,4
4′,44″と電荷蓄積用キャパシタ51,51′,5
1″とを各々接続状態にする。When the accumulation operation is performed for a desired time, the control circuit 43 first brings the horizontal line 42 into a floating state. In addition, the signal φt is set to the high level and the transistors 48, 4
8'and 48 "are turned on, and vertical lines 44 and 4
4 ', 44 "and charge storage capacitors 51,51', 5
1 ″ and 1 ″ are connected.
【0071】続いて、時点t5 において、信号φrが立
上がり各光電変換セルのキャパシタ電極8に読出し用正
電圧が印加される。これによって、すでに述べたように
読出し動作が行われ、各光電変換セル20の光情報に対
応した読出し信号が電荷蓄積用キャパシタ51,5
1′,51″に各々蓄積される。これと同時に、各光電
変換セル20の光情報に対応した読出し信号は各ダイオ
ードを通して電極10にも出力される。しかし、各電極
10は浮遊状態の水平ライン42に共通接続されている
ために、水平ライン42には入射光量が最も高かった光
電変換セルの読出し信号がピーク電圧として現われる。
制御回路43は、このピーク電圧に基づいて増幅器59
の増幅度を調整し、読出し信号の大小の広がりを抑制す
るとともに、自動的な絞りの役割を果たす。Then, at time t 5 , the signal φr rises and the read positive voltage is applied to the capacitor electrode 8 of each photoelectric conversion cell. As a result, the read operation is performed as described above, and the read signal corresponding to the optical information of each photoelectric conversion cell 20 is transferred to the charge storage capacitors 51 and 5.
1 ′, 51 ″ respectively. At the same time, a read signal corresponding to the optical information of each photoelectric conversion cell 20 is also output to the electrode 10 through each diode. Since they are commonly connected to the line 42, the read signal of the photoelectric conversion cell having the highest incident light amount appears on the horizontal line 42 as a peak voltage.
The control circuit 43 uses the peak voltage to amplify the amplifier 59.
Of the read signal is controlled to suppress the spread of the read signal, and it also functions as an automatic diaphragm.
【0072】このようにして増幅器59の増幅度が調整
されると、信号φrおよびφtが立下がり、信号φlr
sのパルスが端子56に印加される。これによってトラ
ンジスタ48,48′,48″がOFF状態となり、ま
た出力ライン54がリフレッシュされる。When the amplification degree of amplifier 59 is adjusted in this way, signals φr and φt fall and signal φlr.
A pulse of s is applied to terminal 56. This turns off transistors 48, 48 ', 48 "and refreshes output line 54.
【0073】続いて、時点t6 からシフトレジスタ52
を動作させ、電荷蓄積用キャパシタ51,51′,5
1″から蓄積された各読出し信号を順次出力する。ま
ず、シフトレジスタ52の第一出力端子から出力される
パルス信号φh1 が立上がることで、トランジスタ53
がON状態となり、電荷蓄積用キャパシタ51に蓄積さ
れている読出し信号が出力ライン54に読出される。読
出された信号は、トランジスタ57を介して増幅度が調
整された増幅器59に入力し、端子60から外部へ出力
される。続いて、信号φh1 が立下がると、信号φlr
sが立上がり、出力ライン54がトランジスタ55を介
して接地されて残留する電荷が除去される。Subsequently, from time t 6 , the shift register 52
To operate the charge storage capacitors 51, 51 ', 5
The read signals accumulated from 1 ″ are sequentially output. First, when the pulse signal φh 1 output from the first output terminal of the shift register 52 rises, the transistor 53
Is turned on, and the read signal stored in the charge storage capacitor 51 is read out to the output line 54. The read signal is input to the amplifier 59 whose amplification degree is adjusted via the transistor 57, and is output from the terminal 60 to the outside. Then, when the signal φh 1 falls, the signal φlr
s rises, the output line 54 is grounded through the transistor 55, and the residual charge is removed.
【0074】以下同様に、シフトレジスタ52から出力
される信号φh2 およびφh3 が順次立上がり、電荷蓄
積用キャパシタ51,51′,51″に蓄積されている
各読出し信号が出力ライン54に順次読出されるととも
に、各信号が読出される毎にパルス信号φlrsが立上
がり、出力ライン54はリフレッシュされる。こうし
て、全ての光電変換セル20の読出し信号が増幅度の調
整された増幅器59からシリアルに出力される。以下同
様に、リフレッシュ、蓄積および読出しの各動作が繰返
されるが、読出し動作を行う毎にピーク値が検出されて
増幅器59の増幅度が調整される。Similarly, the signals φh 2 and φh 3 output from the shift register 52 sequentially rise, and the read signals stored in the charge storage capacitors 51, 51 ′ and 51 ″ are sequentially read out to the output line 54. At the same time, every time each signal is read, the pulse signal φlrs rises and the output line 54 is refreshed, whereby the read signals of all the photoelectric conversion cells 20 are serially output from the amplifiers 59 whose amplification degree is adjusted. Similarly, the refreshing operation, the accumulating operation, and the reading operation are repeated, and the peak value is detected and the amplification degree of the amplifier 59 is adjusted each time the reading operation is performed.
【0075】[0075]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る光電変換装置は、トランジスタの第一の主電極領域と
同一導電型で不純物濃度の低い半導体領域を制御電極領
域に設け、制御電極領域とダイオード構造を形成してい
る。したがって、この半導体領域に適当な電圧を印加す
ることで、上記制御電極領域に適時キャリアを注入する
ことができる。そのために、たとえばリフレッシュ動作
開始時に制御電極領域の電位を十分高くすることがで
き、リフレッシュ動作終了時の制御電極領域の電位を所
望の一定値にすることができる。すなわち、従来のよう
な残像現象の発生が防止される。As described in detail above, in the photoelectric conversion device according to the present invention, a semiconductor region having the same conductivity type as that of the first main electrode region of the transistor and having a low impurity concentration is provided in the control electrode region. And form a diode structure. Therefore, by applying an appropriate voltage to this semiconductor region, carriers can be injected into the control electrode region at appropriate times. Therefore, for example, the potential of the control electrode region can be made sufficiently high at the start of the refresh operation, and the potential of the control electrode region at the end of the refresh operation can be set to a desired constant value. That is, the occurrence of the afterimage phenomenon as in the conventional case is prevented.
【0076】また、強い光照射を受けた場合であって
も、上記ダイオード構造を通して過剰なキャリアが除去
されるために、ブルーミング現象の発生も防止できる。Further, even in the case of receiving strong light irradiation, excessive carriers are removed through the diode structure, so that the blooming phenomenon can be prevented.
【0077】さらに、上記半導体領域からピーク値検出
を容易に行うことができるために、測光機能を有する撮
像装置を容易に構成することができる。Furthermore, since the peak value can be easily detected from the semiconductor region, an image pickup device having a photometric function can be easily constructed.
【図1】(A)は本発明による光電変換装置の光電変換
セルの概略的平面図、(B)はそのA−A線断面図であ
る。1 (A) is a photoelectric conversion of the photoelectric conversion device according to the present invention
A schematic plan view of the cell , (B) is a sectional view taken along the line AA.
【図2】図1の光電変換セルの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the photoelectric conversion cell of FIG.
【図3】図1の光電変換セルを用いた撮像装置の回路図
である。 FIG. 3 is a circuit diagram of an imaging device using the photoelectric conversion cell of FIG.
Is.
【図4】図3の撮像装置の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the image pickup apparatus in FIG.
【図5】(A)は図1の光電変換セルを用いた本発明の
撮像装置の一実施例を示す回路図、(B)はその動作を
説明するためのタイミングチャートである。FIG. 5A is a schematic diagram of the present invention using the photoelectric conversion cell of FIG.
FIG. 3B is a circuit diagram showing an embodiment of the image pickup apparatus, and FIG. 3B is a timing chart for explaining the operation thereof.
【図6】(A)は従来の光電変換装置の概略的平面図、
(B)はそのI−I線断面図である。FIG. 6A is a schematic plan view of a conventional photoelectric conversion device,
(B) is the II sectional view taken on the line.
【図7】図6の光電変換装置の等価回路図である。7 is an equivalent circuit diagram of the photoelectric conversion device of FIG.
【図8】リフレッシュ動作時のベース電位の経時変化を
示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a change with time of a base potential during a refresh operation.
【図9】従来の光電変換装置を用いた撮像装置の一例を
示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of an image pickup device using a conventional photoelectric conversion device.
1 基板 2 n- エピタキシャル層 4 pベース領域 5 n+ エミッタ領域 6 n領域 8 キャパシタ電極 9 エミッタ電極 10 電極 12 コレクタ電極1 substrate 2 n - epitaxial layer 4 p base region 5 n + emitter region 6 n region 8 capacitor electrode 9 emitter electrode 10 electrode 12 collector electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−12761(JP,A) 特開 昭60−12762(JP,A) 特開 昭61−144062(JP,A) 特開 昭61−285757(JP,A) 特開 昭62−128678(JP,A) 特開 昭62−185368(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-60-12761 (JP, A) JP-A-60-12762 (JP, A) JP-A-61-144062 (JP, A) JP-A-61- 285757 (JP, A) JP 62-128678 (JP, A) JP 62-185368 (JP, A)
Claims (1)
域と、前記第一導電型とは異なる第二導電型の半導体か
らなり容量負荷を含む出力回路に電気的に接続された第
一の主電極領域と、第二導電型の半導体からなる第二の
主電極領域と、を有し、入射光により生成されるキャリ
アを前記制御電極領域に蓄積可能なトランジスタの複数
と、蓄積されたキャリアに基づいて信号を読出した後の
リフレッシュ動作において、前記第一の主電極領域を基
準電位に保持し、前記制御電極領域に蓄積されたキャリ
アを除く為のリフレッシュ手段と、を具備し、蓄積動
作、読み出し動作及びリフレッシュ動作を行う光電変換
装置において、前記複数のトランジスタの各々の制御電
極領域に、前記第一の主電極領域とは別に、前記第二導
電型であって前記第一の主電極領域より不純物濃度の低
い半導体領域が設けられるとともに、前記半導体領域に
接続され、前記複数のトランジスタにおけるピーク信号
を検出する為のピーク信号検出回路を具備することを特
徴とする光電変換装置。 1. A control electrode region made of a semiconductor of the first conductivity type.
And a semiconductor of a second conductivity type different from the first conductivity type
Connected to an output circuit that includes a capacitive load
One main electrode region and a second conductive type second semiconductor
A main electrode region and a carrier generated by incident light.
A plurality of transistors capable of accumulating in the control electrode region
And after reading the signal based on the accumulated carrier
In the refresh operation, the first main electrode area is used as a base.
The carrier accumulated in the control electrode region is maintained at a quasi-potential.
A refreshing means for removing the
Photoelectric conversion for writing, reading, and refreshing operations
In the device, the control voltage of each of the plurality of transistors is
In addition to the first main electrode region, the second conductive layer is formed in the pole region.
And of a lower impurity concentration than the first main electrode region.
And a semiconductor region is provided in the semiconductor region.
Connected, peak signal in the plurality of transistors
Specially equipped with a peak signal detection circuit for detecting
Photoelectric conversion device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4327572A JPH0693764B2 (en) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4327572A JPH0693764B2 (en) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Photoelectric conversion device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60252654A Division JPH06101814B2 (en) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | Photoelectric conversion device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05344424A JPH05344424A (en) | 1993-12-24 |
| JPH0693764B2 true JPH0693764B2 (en) | 1994-11-16 |
Family
ID=18200568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4327572A Expired - Fee Related JPH0693764B2 (en) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Photoelectric conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693764B2 (en) |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP4327572A patent/JPH0693764B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05344424A (en) | 1993-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0222624B1 (en) | Device and method of photo-electrically converting light into electrical signal | |
| US4972243A (en) | Photoelectric conversion apparatus with shielded cell | |
| KR0155017B1 (en) | Soild-state image pick-up device | |
| US4831454A (en) | Image sensor device having plural photoelectric converting elements | |
| JP2977060B2 (en) | Solid-state imaging device and control method thereof | |
| USRE34309E (en) | Image sensor device having plural photoelectric converting elements | |
| EP0226338B1 (en) | Photoelectric conversion device | |
| US6163023A (en) | Amplified photoelectric transducer amplified solid-state image sensor and method for driving amplified photoelectric transducer | |
| US5274459A (en) | Solid state image sensing device with a feedback gate transistor at each photo-sensing section | |
| JP2833729B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| EP0576022B1 (en) | Photoelectric conversion device and method of driving the same | |
| US4712138A (en) | Low-noise apparatus for image pickup and combination of light and electric signals | |
| US7382009B2 (en) | Solid state image pickup device including an amplifying MOS transistor having particular conductivity type semiconductor layers, and camera using the same device | |
| JPH084129B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| JPS59148473A (en) | Reading method of two-dimensional solid-state image pickup device | |
| US5126814A (en) | Photoelectric converter with doped capacitor region | |
| US4752829A (en) | Multipacket charge transfer image sensor and method | |
| JP2741703B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| JPS63186466A (en) | Photoelectric conversion device | |
| JPH06101814B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| JPH05344424A (en) | Photoelectric conversion device | |
| JPH0746839B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| JP2512723B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| JP2501207B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| JPH0689992A (en) | Photoelectric transducer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |