JPS61187367A - 電荷結合素子の出力回路 - Google Patents
電荷結合素子の出力回路Info
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- JPS61187367A JPS61187367A JP60026359A JP2635985A JPS61187367A JP S61187367 A JPS61187367 A JP S61187367A JP 60026359 A JP60026359 A JP 60026359A JP 2635985 A JP2635985 A JP 2635985A JP S61187367 A JPS61187367 A JP S61187367A
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- JP
- Japan
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- output
- circuit
- voltage
- channel
- coupled device
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D44/00—Charge transfer devices
- H10D44/40—Charge-coupled devices [CCD]
- H10D44/45—Charge-coupled devices [CCD] having field effect produced by insulated gate electrodes
- H10D44/454—Output structures
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、電荷結合素子の出力回路に関する。
電荷結合素子の信号である電荷を電圧に変換し検出する
出力回路の一つとしてフローティング接合形検出回路が
知られている。これは、信号電荷(Q)がpn接合の空
乏層容量及びMOSFETのゲート容量などの容量(C
)に蓄積されQ/Cの電位変化を鐸起し、更にこの電位
変化をソースホロア回路の出力電圧として得るものであ
る。
出力回路の一つとしてフローティング接合形検出回路が
知られている。これは、信号電荷(Q)がpn接合の空
乏層容量及びMOSFETのゲート容量などの容量(C
)に蓄積されQ/Cの電位変化を鐸起し、更にこの電位
変化をソースホロア回路の出力電圧として得るものであ
る。
第5図は従来の一例である70−ティング接合形検出回
路の構成図である。転送チャネルがn形である電荷転送
素子の最終段転送電極(501)の隣に出力電圧(vO
)を印加する出力ゲート電極(502)を設け、更にそ
の隣にnチャネルMO8FETを設ける。とのれチャネ
ルMO8FETにおいてソース領域に相当するフローテ
ィング拡散領域(503)はノースホロア回路(507
)のnチャネルMO8FETのゲー) (504)と接
続され、ドレイン(506)にはリセットドレイン電圧
(vBD)が、ゲート(505)にはパルス波形である
リセット電圧(VB2 ’)が印加される。
路の構成図である。転送チャネルがn形である電荷転送
素子の最終段転送電極(501)の隣に出力電圧(vO
)を印加する出力ゲート電極(502)を設け、更にそ
の隣にnチャネルMO8FETを設ける。とのれチャネ
ルMO8FETにおいてソース領域に相当するフローテ
ィング拡散領域(503)はノースホロア回路(507
)のnチャネルMO8FETのゲー) (504)と接
続され、ドレイン(506)にはリセットドレイン電圧
(vBD)が、ゲート(505)にはパルス波形である
リセット電圧(VB2 ’)が印加される。
ソースホロア回路(507)ではnチャネルMO8FI
3Tのドレイン(508)にドレイン電圧(VD)を印
加しソース(509)は負荷抵抗(510)を介して接
地するっ出力端子(511)はソース(509)と負荷
抵抗(510)の間から取る。転送される信号電荷量に
より変化するフローティング拡散領域(503)の電位
をnチャンネルMO8FETを用いたソースホロア回路
(507)により出力電圧に変換する出力回路である。
3Tのドレイン(508)にドレイン電圧(VD)を印
加しソース(509)は負荷抵抗(510)を介して接
地するっ出力端子(511)はソース(509)と負荷
抵抗(510)の間から取る。転送される信号電荷量に
より変化するフローティング拡散領域(503)の電位
をnチャンネルMO8FETを用いたソースホロア回路
(507)により出力電圧に変換する出力回路である。
しかし゛、このような従来の出力回路において、消費電
力を少なくするためにソースホロア回路(507)の負
荷抵抗(510)を大きくすると以下のような問題点が
生じる。
力を少なくするためにソースホロア回路(507)の負
荷抵抗(510)を大きくすると以下のような問題点が
生じる。
第6図に、最終段転送電極の印加電圧(Vp3)とリセ
ットゲートの印加電圧(VB2 )とソースホロア回路
の負荷抵抗が小さい場合の出力電圧(Vou を人)と
大きい場合の出力電圧(vout B )の電圧波形の
関係を示す。
ットゲートの印加電圧(VB2 )とソースホロア回路
の負荷抵抗が小さい場合の出力電圧(Vou を人)と
大きい場合の出力電圧(vout B )の電圧波形の
関係を示す。
フローティング拡散領域(503)とリセット電圧)
(505)は容量結合しておシ、リセットゲート(50
5’)にリセット電圧(va s )が印加されると7
0−ティング拡散領域(503)にも電圧が印加され出
力電圧にリセットノイズ(61’)が生じる。リセット
ノイズ(61)ノ立ち上り(At 、A2 、As )
において、nチャネルMO8ITはON状態となりド
レイン電圧(VD)が出力端子(511)より出力され
る。リセットノイズ(61)の立ち下り(Bl、B2.
B3.B4,85)におI/にテ、nチャネルMO8F
ETはOFF状態となり、ソース(509)及び出力端
子(511)の浮遊容量に蓄積された電荷が負荷抵抗(
510)を介して接地電位に移動するので負荷抵抗(5
10)によりリセットレベルに下がるまでの時間を用す
るため出力電圧の立ち下りが緩やかKなる。従って、第
6図からもわかるようにソースホロア回路(507)の
負荷抵抗(510)が大きい場合の出力電圧(Vout
B) Kおける零レベル期間(TzatB、Tzsz
B)と信号期間(T561B、T862B)は負荷抵抗
(510)が小さい場合の出力電圧(Vout人)にお
ける零レベル期間(T26□人、Tz62人)と信号期
間(Tss1人、Ts s 2A)と比較すると短かく
なる。
(505)は容量結合しておシ、リセットゲート(50
5’)にリセット電圧(va s )が印加されると7
0−ティング拡散領域(503)にも電圧が印加され出
力電圧にリセットノイズ(61’)が生じる。リセット
ノイズ(61)ノ立ち上り(At 、A2 、As )
において、nチャネルMO8ITはON状態となりド
レイン電圧(VD)が出力端子(511)より出力され
る。リセットノイズ(61)の立ち下り(Bl、B2.
B3.B4,85)におI/にテ、nチャネルMO8F
ETはOFF状態となり、ソース(509)及び出力端
子(511)の浮遊容量に蓄積された電荷が負荷抵抗(
510)を介して接地電位に移動するので負荷抵抗(5
10)によりリセットレベルに下がるまでの時間を用す
るため出力電圧の立ち下りが緩やかKなる。従って、第
6図からもわかるようにソースホロア回路(507)の
負荷抵抗(510)が大きい場合の出力電圧(Vout
B) Kおける零レベル期間(TzatB、Tzsz
B)と信号期間(T561B、T862B)は負荷抵抗
(510)が小さい場合の出力電圧(Vout人)にお
ける零レベル期間(T26□人、Tz62人)と信号期
間(Tss1人、Ts s 2A)と比較すると短かく
なる。
出力電圧(VoutB)において零レベル期間(Tzs
xB。
xB。
TzszB)と信号期間(T$61B、T862B)が
短かいと後段の信号処理が困難となり、又信号の電力も
低下してしまう。このため、電荷結合素子の出力回路の
特性が低下してしまう。
短かいと後段の信号処理が困難となり、又信号の電力も
低下してしまう。このため、電荷結合素子の出力回路の
特性が低下してしまう。
本発明の目的は、ソースホロア回路に流れる電流が小さ
く出力電圧の零レベル期間及び信号期間が長い電荷結合
素子のフローティング接合形検出回路を提供することに
あろう 〔発明の概要〕 本発明は、電荷結合素子の最終段転送電極の隣シに設け
られた出力ゲートと、最終段転送電極下に存在する信号
電荷を出力ゲート下の障壁を介して転送し蓄積するフロ
ーティング拡散領域と、この領域と電圧を印加したリセ
ットゲート下のチャネルを介して導通状態となるドレイ
ン領域と、ゲートがフローティング拡散領域に接続され
ているMOSFETを用いたソースホロア回路とから成
る電荷転送素子の出力回路において、電荷結合素子のチ
ャネルと反対導電形チャネルのMOSFETを用いたソ
ースホロア回路を有することを特徴とする電荷結合素子
の出力回路を提供すS。
く出力電圧の零レベル期間及び信号期間が長い電荷結合
素子のフローティング接合形検出回路を提供することに
あろう 〔発明の概要〕 本発明は、電荷結合素子の最終段転送電極の隣シに設け
られた出力ゲートと、最終段転送電極下に存在する信号
電荷を出力ゲート下の障壁を介して転送し蓄積するフロ
ーティング拡散領域と、この領域と電圧を印加したリセ
ットゲート下のチャネルを介して導通状態となるドレイ
ン領域と、ゲートがフローティング拡散領域に接続され
ているMOSFETを用いたソースホロア回路とから成
る電荷転送素子の出力回路において、電荷結合素子のチ
ャネルと反対導電形チャネルのMOSFETを用いたソ
ースホロア回路を有することを特徴とする電荷結合素子
の出力回路を提供すS。
以下本発明の一実施例を図面によって説明する。
第1図は本発明の実施例であるフローティング接合形検
出回路の構成図である。像形転送チャネルである電荷結
合素子の出力回路にpチャネルMO8FETを用いたソ
ースホロア回路(107)を設けたことを特徴とするも
のであるopチャネルMO8FFfTのドレイン(10
8)には負荷抵抗(110)を介してドレイン電圧(V
D)を印加する0ソ=ス(109)は接地する。出力端
子(111)は負荷抵抗(110)とドレイン(108
)の間から取る。
出回路の構成図である。像形転送チャネルである電荷結
合素子の出力回路にpチャネルMO8FETを用いたソ
ースホロア回路(107)を設けたことを特徴とするも
のであるopチャネルMO8FFfTのドレイン(10
8)には負荷抵抗(110)を介してドレイン電圧(V
D)を印加する0ソ=ス(109)は接地する。出力端
子(111)は負荷抵抗(110)とドレイン(108
)の間から取る。
順次転送され最終段転送電極(101)下に存在する信
号電荷は、印加電圧(Vp3)がLになると出力ゲート
(102)を経てフローティング拡散領域(103)内
に転送される。フローティング拡散領域(103)とこ
の下の半導体におけるpn接合の空乏層容量とMOSF
ETのゲー) (104)の容量と70−テイング拡敵
領域(103)と出力ゲート(102)及びリセットゲ
ート(105)間の容量から成る全容量にこの転送され
た信号電荷量だけ増加した電荷が蓄積される。
号電荷は、印加電圧(Vp3)がLになると出力ゲート
(102)を経てフローティング拡散領域(103)内
に転送される。フローティング拡散領域(103)とこ
の下の半導体におけるpn接合の空乏層容量とMOSF
ETのゲー) (104)の容量と70−テイング拡敵
領域(103)と出力ゲート(102)及びリセットゲ
ート(105)間の容量から成る全容量にこの転送され
た信号電荷量だけ増加した電荷が蓄積される。
従って、フローティング拡散領域(103)の電位(V
d)は、この領域における静電容量(C)と、この領域
に流入する信号電荷量(Q)と、この領域におけるリセ
ットレベル(VB)とで定まシ1、Vd= VR−Q/
C なる関係が成立する。なお、リセットゲート(105)
の印加電圧(VR8)がHになると、ブローティング領
域(103)内に転送された信号電荷はドレイン領域(
106)へ排出される。転送される信号電荷量により変
化する70−テイング拡教領域(103)の電位CVd
) ’r: pチャネルMO8FETを用いたソースホ
ロア回路(107)によシ出力電圧(vout) K変
換する。
d)は、この領域における静電容量(C)と、この領域
に流入する信号電荷量(Q)と、この領域におけるリセ
ットレベル(VB)とで定まシ1、Vd= VR−Q/
C なる関係が成立する。なお、リセットゲート(105)
の印加電圧(VR8)がHになると、ブローティング領
域(103)内に転送された信号電荷はドレイン領域(
106)へ排出される。転送される信号電荷量により変
化する70−テイング拡教領域(103)の電位CVd
) ’r: pチャネルMO8FETを用いたソースホ
ロア回路(107)によシ出力電圧(vout) K変
換する。
第2図及び第3図に、ソースホロア回路のpチャネルM
O8FETを含む電荷転送素子の出力回路装置の断面図
を示す。実際の素子としては第2図に示すような、n形
半導体基板中にp形つェルを形成し、この領域内に電荷
転送素子を形成する素子麦、又第3図に示すようなp形
半導体基板中にn形つェルを形成し、この領域内にソー
スホロア回路のpチャネルMO8FETを形成する素子
がある0第4図に、第1図に示した出力回路において、
最終段転送電極(101)の印加電圧(Vp3)とリセ
ットゲート(105)の印加電圧(V、、)と出力電圧
(vout)の電圧波形の関係を示す。70−テイング
拡敵領域(103)とリセットゲート(105)は容量
結合しておりリセットゲート(105)にリセット電圧
(V、、 )が印加されるとフローティング拡散領域(
103)にも電圧が印加され出力電圧にリセットノイズ
αDが生じる。リセットノイズ(財)の立ち上り(Cx
、C2,C3)において電荷結合素子の転送チャネル
と反対導電形であるpチャネルMO8FETはOFF状
態となシトレイン電圧(vD)が負荷抵抗(110)を
介して出力端子(111)より出力されるつりセットノ
イズIの立と下がり(DI 、D2 、D3 、D4
、D5 )において電荷結合素子の転送チャネルと反対
導電形であるpチャネルMo5i’g’rはON状態と
な′シリセットレベルに急激に下がる。
O8FETを含む電荷転送素子の出力回路装置の断面図
を示す。実際の素子としては第2図に示すような、n形
半導体基板中にp形つェルを形成し、この領域内に電荷
転送素子を形成する素子麦、又第3図に示すようなp形
半導体基板中にn形つェルを形成し、この領域内にソー
スホロア回路のpチャネルMO8FETを形成する素子
がある0第4図に、第1図に示した出力回路において、
最終段転送電極(101)の印加電圧(Vp3)とリセ
ットゲート(105)の印加電圧(V、、)と出力電圧
(vout)の電圧波形の関係を示す。70−テイング
拡敵領域(103)とリセットゲート(105)は容量
結合しておりリセットゲート(105)にリセット電圧
(V、、 )が印加されるとフローティング拡散領域(
103)にも電圧が印加され出力電圧にリセットノイズ
αDが生じる。リセットノイズ(財)の立ち上り(Cx
、C2,C3)において電荷結合素子の転送チャネル
と反対導電形であるpチャネルMO8FETはOFF状
態となシトレイン電圧(vD)が負荷抵抗(110)を
介して出力端子(111)より出力されるつりセットノ
イズIの立と下がり(DI 、D2 、D3 、D4
、D5 )において電荷結合素子の転送チャネルと反対
導電形であるpチャネルMo5i’g’rはON状態と
な′シリセットレベルに急激に下がる。
従って、消費電力を少なくするため負荷抵抗(110)
を大きくしても出力電圧における零レベル期間(Tz4
1.Tz42)及び信号期間(Ts4t #TS42)
は短かくならず、後段の信号処理が行ないやすく、又信
号の電力も大きくなる。
を大きくしても出力電圧における零レベル期間(Tz4
1.Tz42)及び信号期間(Ts4t #TS42)
は短かくならず、後段の信号処理が行ないやすく、又信
号の電力も大きくなる。
なお1本発明は上述した実施例に限定されるものでなく
、その要旨を脱しない範囲で変更してもよい。例えば半
導体基板の導電形を反対にしてもよい0又、ソースホロ
ア回路は最も基本的な回路であるため電荷転送チャネル
と反対導電形チャネルのMOSFETを用いて他の回路
設計も可能であるO 〔発明の効果〕 本発明によれば電荷結合素子のチャネルと反対導電形チ
ャネルのMO81Tt−用いたソースホロア回路を用い
たことにより、低消費電力で出力電圧の零レベル期間及
び信号期間が長い電荷結合素子のフローティング接合形
検出回路を得ることができる0
、その要旨を脱しない範囲で変更してもよい。例えば半
導体基板の導電形を反対にしてもよい0又、ソースホロ
ア回路は最も基本的な回路であるため電荷転送チャネル
と反対導電形チャネルのMOSFETを用いて他の回路
設計も可能であるO 〔発明の効果〕 本発明によれば電荷結合素子のチャネルと反対導電形チ
ャネルのMO81Tt−用いたソースホロア回路を用い
たことにより、低消費電力で出力電圧の零レベル期間及
び信号期間が長い電荷結合素子のフローティング接合形
検出回路を得ることができる0
第1図は本発明の一実施例を示す電荷結合素子の出力回
路の構成図、第2図及び第3図は本発明の一実施例を示
すソースホロワ回路のMOSFETを含む電荷結合素子
の出力回路の断面図、第4図は本発明の一実施例におけ
る最終段転送電極に印加する電圧(Vp3) s リ
セット電圧(vRs)及び出力電圧(vOLlt)との
関係を示す電圧波形図、第5図は従来の一例を示す電荷
結合素子の出力回路構成図、第6図は従来の一例におけ
る最終段転送電極に印加する電圧(vp3) h リセ
ット電圧(V、、)及び出力電圧(vOLltlp v
out2 )との関係を示す電圧波形である。 101.501・・・最終段転送電極、102、502
・・・出力ゲート、 103.503・・・、・・フローティング拡散領域、
104.504・・・ソースホロア回路のMOSFET
のゲート、105.505・・・リセットゲート、10
6.506・・・ドレイン、 107.507・・・ソースホロア回路、108.50
8・・・ソースホロア回路のMOSFETのドレイン、
109.509・・・ソースホロア回路のMOSFET
のソース、110.510・・・負荷抵抗、 111.511・・・出“力、端子。 第1図 第2図 第3図 ■ s4図 第5図 第6図
路の構成図、第2図及び第3図は本発明の一実施例を示
すソースホロワ回路のMOSFETを含む電荷結合素子
の出力回路の断面図、第4図は本発明の一実施例におけ
る最終段転送電極に印加する電圧(Vp3) s リ
セット電圧(vRs)及び出力電圧(vOLlt)との
関係を示す電圧波形図、第5図は従来の一例を示す電荷
結合素子の出力回路構成図、第6図は従来の一例におけ
る最終段転送電極に印加する電圧(vp3) h リセ
ット電圧(V、、)及び出力電圧(vOLltlp v
out2 )との関係を示す電圧波形である。 101.501・・・最終段転送電極、102、502
・・・出力ゲート、 103.503・・・、・・フローティング拡散領域、
104.504・・・ソースホロア回路のMOSFET
のゲート、105.505・・・リセットゲート、10
6.506・・・ドレイン、 107.507・・・ソースホロア回路、108.50
8・・・ソースホロア回路のMOSFETのドレイン、
109.509・・・ソースホロア回路のMOSFET
のソース、110.510・・・負荷抵抗、 111.511・・・出“力、端子。 第1図 第2図 第3図 ■ s4図 第5図 第6図
Claims (1)
- 電荷結合素子の最終段転送電極に隣接して設けられた
出力ゲートと、この出力ゲート下の障壁を介して転送さ
れた前記最終段転送電極下に存在する信号電荷が蓄積さ
れるフローティング拡散領域と、電圧を印加したリセッ
トゲート下のチャネルを介して前記フローティング拡散
領域と導通状態となるドレイン領域と、前記フローティ
ング拡散領域に接続されているゲートを有するMOSF
ETを用いたソースホロア回路とから成る電荷転送素子
の出力回路において、前記ソースホロア回路に用いられ
るMOSFETのチャネルが前記電荷結合素子の転送チ
ャネルと反対導電形であることを特徴とする電荷結合素
子の出力回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60026359A JPS61187367A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 電荷結合素子の出力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60026359A JPS61187367A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 電荷結合素子の出力回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61187367A true JPS61187367A (ja) | 1986-08-21 |
Family
ID=12191287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60026359A Pending JPS61187367A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 電荷結合素子の出力回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61187367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03179276A (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-05 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷検出回路 |
-
1985
- 1985-02-15 JP JP60026359A patent/JPS61187367A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03179276A (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-05 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷検出回路 |
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