DE3514994C2

DE3514994C2 - Festkörper-Bildsensor

Info

Publication number: DE3514994C2
Application number: DE3514994A
Authority: DE
Inventors: Masaharu Ina Nagano Imai
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1986-11-20
Also published as: JPH0824351B2; JPS60232788A; DE3514994A1; US4636865A

Abstract

Bei einem Festkörper-Bildsensor sind die Bildelemente matrixförmig in Zeilen- und in Spaltenleitungen angeordnet und die Bildelemente werden mittels eines XY-Adressierverfahrens ausgelesen, um ein Bildsignal zu gewinnen. Jedes Bildelement ist durch einen statischen Induktionstransistor (22), der normalerweise angeschaltet ist, und einen Steuertransistor (25) gebildet, dessen Source-Drain-Übergang mit dem Gate des statischen Induktionstransistors (22) verbunden ist. Der Steuertransistor (25) wird während einer horizontalen Austastperiode selektiv durchgeschaltet, um überschüssige Mengen an Photo-Ladungsträgern über den Source-Drain-Übergang zu entfernen, welche im Gate-Bereich des statischen Induktionstransistors (22) gespeichert sind.

Description

fi Die Erfindung betrifft einen Festkörper-Bildsensor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspru-

1 ches 1.

■fcf Festkörper-Bildsensoren mit sogenannten statischen Induktionstransistoren (nachfolgend SIT genannt) sind

fi; bekannt Beispielsweise sind Festkörper-Bildsensoren mit selbstsperrenden SIT vorgeschlagen worden (EP-OS

fs 96 725), welche bei einer Gate-Vorspannung »null« im Sperr-Zustand sind. Da bei derartigen Festkörper-Bild-

H* sensoren mit normalerweise ausgestellten SIT das Signal in einem Ladungs-Injektionsbereich ausgelesen wird,

f| ist es möglich, Signale mit scharfer Spitze und großer Amplitude zu gewinnen. Der wirksame dynamische

Kj Bereich des Gate-Potentials während der Ausleseperiode ist aber relativ schmal und reicht von der positiven

Ji Abschnürspannung, bei welcher der SIT zu leiten beginnt, bis zur Gate-Spannung, bei welcher die Ladungsinjek-

|1 tion vom Gate zur Source einsetzt Deshalb ist der wirksame dynamische Bereich für einfallendes Licht sehr

Jf schmal und auch der Sättigungswert relativ klein.

0 Aus der DE-OS 32 36 073 ist ein Festkörper-Bildsensor bekannt, bei dem jedes Bildelement zusätzlich einen || zweiten Transistor aufweist, wobei überschüssige Ladungsträger nicht ausgewählter Bildelemente, die sonst das f§ sogenannte »blooming« (Oberstrahlen) verursachen würden, entfernt werden.

Eg Zur Vermeidung dieser Nachteile ist in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 34 32 9943 ein Festkörper-Bild-

§': sensor vorgeschlagen worden, dessen normalerweise angestellte, d. h. selbstleitender SIT bei einer Gate-Vor-

ί f spannung »null« leitend sind.

% Die Fi g. 1A und IB zeigen ein Ausführungsbeispiel eines derartigen, normalerweise angestellten SIT gemäß

|| dieser Gffenlegungsschrift Ein SIT gemäß F i g. 1A weist ein n⁺- oder n-Substrat 2 auf, welches als Drain des SIT

|j^; dient, eine n~-Epitaxieschicht 3, welche auf dem Substrat 2 gewachsen ist und als Kanal dient einen n+'Source-

I Bereich 4 und einen ρ+-Gate-Bereich 5, welche auf der Epitaxieschicht 3 beispielsweise mittels thermischer

I Diffusion hergestellt sind. Hinzu kommt eine Source-Elektrode 6, die mit dem Source-Bereich 6 verbunden ist

i und eine Gate-Elektrode 8, welche über ein-m isolierenden Film 7, beispielsweise aus S1O2, angeordnet ist um

1 einen Gate-Kondensator 9 zu bilden. Der SIT 1 ist vom benachbarten SIT mittels eines Isolationsbereiches 10

I isoliert welcher aus einem eingebetteten isolierenden Material besteht Eine Anzahl von SIT sind matrixartig auf p dem gleichen Substrat angeordnet

I Fig. IB zeigt das Schaltbild eines Festkörper-Bildsensors unter Verwendung der in Fig. IA gezeigten SIT.

I An die Drains (das Substrat) der SIT1-11 bis 1 -mn, welche die Bildelemente bilden und matrixförmig angeordnet j?" sind, wird gemeinsam eine Video-Spannung Vd angelegt und mit den Gate-Elektroden der SIT1-11 bis 1-ln;...; I 1-m/bis 1-mn, welche in ^Richtung angeordnet sind, & h. in einer Zeile, sind die Zeilenleitungen 11-1 bis 11-m

'§ verbunden, welche mit der vertikalen Abtastschaltung 12 verbunden sind, um Zeilen-Auswahlsignale Φσ\ bis

% Φαη zu empfangen. Die Source-Elektroden der SIT 1-11 bis 1-mn;...; 1-ln bis 1-mn, welche in V-Richtung I; angeordnet sind, d. h. in Spalten, sind mit den Spaltenleitungen 13-1 bis 13-n verbunden, deren eine Enden über te zugehörige Spalten-Auswahltransistoren 14-1,.., 14-n mit der Masse verbunden sind, wobei eine gemeinsame

ti Video-Leitung 14 und ein Lastwiderstand 16 zwischengeschaltet sind. An die Gates der Spalten-Auswahltransi-

fl stören 14-1 bis 14-n sind Spalten-Auswahlsignale Φς\ bis Φεη aus einer horizontalen Abtastschaltung 17 angelegt I Die anderen Enden der Spalten-Auswahlleitungen 13-1 bis 13-n sind über zugehörigen Rücksetz-Transistoren

V. 18-1 bis 18-n mit dem Erdpotential verbunden.

5: Ein Rücksetzsignal 0e wird gemeinsam an die Gates der Rücksetz-Transistoren 18-1,.., 18-n angelegt

I Die F i g. 2A—2G illustrieren Pulsformen der an die Zeilenleitungen 11 -1 bis 11 -m, Zeilen- Auswahltransisto-

I ren 14-1 bL 14-n und Rücksetz-Transistoren 18-1 bis 18-n angelegten Signale. Gemäß den F i g. 2A—2G werden

I bei diesem Festkörper-Bildsensor die aufeinanderfolgenden Bildelemente nacheinander durch Auswahl der

I Zeilenleitungen 11-1 bis 11-n sowie der Spalten-Leitungen 13-1 bis 13-n ausgelesen, wobei im letzteren Falle i jeweils eine bestimmte Zeile ausgewählt ist Während einer horizontalen Austastperiode fs/, nach einer Signal-

I Ausleseperiode f« werden alle zu der bestimmten Zeile zählenden SIT gleichzeitig rückgesetzt Da jedes

f Bildelement aus einem normalerweise angestellten SIT gebildet ist hat jedes der Zeilen- Auswahlsi_fe-nale Φο\ bis

g Φαη drei ir iöhen, um die Auslesung uei einer negativen Abschnürspannung V$g durchzuführen.

Während der horizontalen Austastperiode ίβζ. sind alle Spaltenleitungen 13-1 bis 13-n zwangsweise mittels der % gleichzeitig an die Rücksetz-Transistoren 18-1 bis 18-n angelegten Rücksetz-Signale Φχ auf die Spannung »null«

_: ^:; gesetzt Gleichzeitig wird ein Zeilen-Auswahlsignal Φο\ an beispielsweise eine Zeilenleitung angelegt und eine

fi erste Zeilenleitung 11-1 hat die Höchstspannung V#_R und deshalb auch die potentialfreien Gates aller SIT1-11

bis 1-ln, welche mit der bestimmten Zeilenleitung 11-1 verbunden sind, d.h. die Sperrschicht zwischen dem Gate-Bereich und dein Gate-Kondensator ist in bezug auf die »null«-Potential aufweisenden, mit den Spalten-Leitungen 13-1 bis 13-n verbundenen Sources in Durchlaßrichtung vorgespannt Deshalb werden durch Licht induzierte Ladungsträger (Löcher), welche im Gate-Bereich gespeichert sind, in den Source-Bereich abgeführt und schließlich wird das Potential der nicht geerdeten Gates in bezug auf die Sources gleich der vorgegebenen Spannung Vti zwischen dem Gate und der Source. Auf diese Weise werden die zu einer Zeile gehörenden SIT rückgesetzt und die in den Gate-Bereichen gespeicherten Photo-Ladungsträger abgeführt

In jeder Zeilenleitung wird bei Beendigung des Anlegens der Spannung Van der Gate-Bereich der zu dieser Zeile gehörenden SIT in Sperrichtung unter Spannung gesetzt und zwar im wesentlichen durch die Spannung — VW in bezug auf die feste Spannung V_bi. Genauer wird eine Spannung in Sperrichtung an den Gate-Bereich gelegt, welche sich wie folgt bestimmt:

J⁺ C-c

wobei Cc die Kapazität des Gate-Kondensators 9 und Q die Streu-Kapazität der Sperrschicht des potentialfreien Gate in bezug auf die Sowce und den Kanal sind. Deshalb ergibt sich dasGate- Potentialdes betroffenen SITzu

"OR-

Während der Signal-Ausleseperiode t_H wird, da die Spannung V^₀ an die ausgewählte Zeilenleitung gelegt ist, das Potential der ungeerdeten Gates der mit der betroffenen Zeilenleitung verbundenen SIT im wesentlichen um die Spannung V«? erhöht entsprechend der kapazitiven Koppelung. Bis zum Beginn dieser Signal-Auslesung wurden Locher von Elektronen-I-och-Paaren, welche durch einfallendes Licht in der Epitaxieschicht erzeugt worden sind, im Gate-Bereich seit der zuletzt vorgenommenen Rücksetzung der betroffenen Zeile gespeichert. Dementsprechend wird das erdungsfreie Gate-Potential um den Wert JVc_P = Q₁JCg erhöht, wobei Qp der

ίο integrierten Loch-Menge entspricht Deshalb wird das Gate-Potential zur Zeit der Auslesung etwa gleich (Vbi— V<nt) + VfG + QpICg- Nunmehr sei angenommen, daß die Abschnürspannung Vco der einzelnen SIT auf den Wert (Vu — VW + V#g) gesetzt ist Aufgrund der Integration der induzierten Ladungsträger wird für eine Bild-Aufnahmeperiode der die Abschnürspannung Vco überschreitende Betrag des Gate-Potentials gleich dem Potentialanstieg AVgp. Auf diese Weise ist es möglich, eine relative Ausgangsspannung V_om zu erhalten, welche proportional dem relativen Lichteinfall P ist, wie in F i g. 3A gezeigt ist, während gemäß F i g. 3B der Signalstrom /_D proportional dem Gate-Potential Vg ist

Bei dem vorstehend beschriebenen Festkörper-Bildsensor kann der Zuwachs JVg_p des Gate-Potentials nach dem Rücksetzen des Gate-Potentials, aber vor der Signal-Auslesung, bei extrem starkem Lichteinfall aufgrund der Sammlung einer großen Anzahl von Ladungsträgern den Wert V*c übersteigen. Dann nimmt das Potential

Va des erdürigsfreien Gutes folgenden Wert an: Va - Vbi - VW + AV_Op > Vco.

Deshalb kann auch dann, wenn der SIT nicht ausgewählt ist, das Gate-Potential Vc die Abschnürspannung Vgo übersteigen, so daß der SIT fälschlich leitend wird. Dabei wird ein aus dem nicht ausgewählten SIT, welches fälschlich durchgeschaltet ist, ein Strom ausgelesen, welcher dem Signalstrom des richtig ausgewählten SIT überlagert wird und über den Lastwiderstand 16 fließt Auf diese Weise ist die Bild-Aufnahme erheblich gestört.

Zur Vermeidung dieses Nachteils macht sich die Erfindung den Gedanken zu Nutze, daß der maximal mögliche Zuwachs AVcp des Gate-Potentials erhöht wird, inderft die Zeilen-Auswahlspannung V*g und die Rücksetz-Spannung V^r erhöht werden, während die Abschnürspannung Vgo unverändert bleibt Dies bedeutet aber, daß der Sättigungswert des Lichtes geändert wird, so daß die Freiheit bei der Konstruktion des Festkörper-Bildsensors eingeschränkt wird. Da der zulässige Anstieg aber nicht hinreichend groß gemacht werden kann, läßt sich bei Einfall von extrem starker Lichtstrahlung auf den Festkörper-Bildsensor der obige Nachteil kaum vermeiden. Deshalb eignet sich die vorstehend beschriebene Maßnahme alleine kaum zur Lösung des genannten Problems.

Wie eingangs erläutert, ist es bei einem Festkörper-Bildsensor mit normalerweise angestellten SIT zwar möglich, einen recht weiten Wirksamkeitsbereich des SIT-Gate-Potentials zu erhalten und dementsprechend auch einen relativ breiten Bereich für die Intensität des einfallenden Lichtes sowie einen relativ hohen Sättigungswert im Vergleich mit Festkörper-Bildsensoren mit normalerweise ausgestellten SITs, doch kann das Gate-Potential Vg bei hoher Lichtintensität die Abschnürspannung Vgo übersteigen, so daß ein fehlerhafter Signalstrom aus einem oder mehreren SIT, welche nicht ausgewählt sind, ausgelesen wird. Dieses Phänomen wird auch die sogenannte »Halb-Auslesung« genannt, weil das fälschlich ausgelesene Bildelement als »halb ausgewählt« bezeichnet werden kann. Das geschilderte Phänomen wird deshalb in Fachkreisen auch bisweilen als »Halb-Auswahl-Signal« bezeichnet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Festkörper-Bildsensor mit selbstleitenden SIT bereitzustellen, welcher einen relativ breiten wirksamen Bereich für die SIT-Gate-Potentiale und dementsprechend auch einen relativ breiten dynamischen Bereich für die einfallende Lichtmenge hat, wobei keine fehlerhaften Signalströme aus nicht ausgewählten SIT ausgelesen werden sollen.

Ein diese Aufgabe lösender Festkörper-Bildsensor ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet

so Erfindungsgemäß ist also jedes Bildelement des Festkörper-Bildsensors durch einen SIT und einen Steuer-Transistor gebildet dessen Source-Drain-Durchgang mit dem Gate des SIT verbunden ist wodurch es mögl^;~h ist wirksam das sogenannte »Halb-Auswahl«-Phänomen auch bei extrem starkem Lichteinfall auf den Festkörper-Bildsensor zu vermeiden, wobei das ausgelesene Signal der ausgewählten Bildelemente nicht durch einen Strom verfälscht ist welcher von einem oder mehreren nicht ausgewählten Bildelementen stammt auf welche extrem starkes Licht auftrifft

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt bzw. zeigen: F i g. 1A und 1B einen Festkörper-Bildsensor mit selbstleitenden SIT gemäß der DE-OS 34 32 9943;

Fig.2A—2G Pulsfonmen zur Erläuterung des Betriebes des in den Fig. IA und IB gezeigten Festkörper-Bildsensors; F i g. 3A und 3B charakteristische Daten des Festkörper-Bildsensors mit selbstleitenden SIT;

F i g. 4 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensors;

F i g. 5A und 5B eine schematische Draufsicht bzw. einen Schnitt durch ein Detail des Festkörper-Bildsensors gemäß F ig. 4;

F i g. 6A—61 Pulsformen zur Erläuterung des Betriebs des in F i g. 4 gezeigten Festkörper-Bildsensors; F i g. 7A—71 Pulsformen zur Erläuterung des Betriebs eines anderen Ausführungsbeispieles eines Festkörper-Büdsensors gemäß der Erfindung;

Fi g. 8A und 8B charakteristische Leistungsdaten eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensors; F i g. 9 ein Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensors;

F i g. lOA—101 Pulsformen, welche an verschiedenen Punkten des in F i g. 9 gezeigten Schaltkreises auftreten;

Fig. 1IA-UF Pulsformen zur Erläuterung des Betriebes eines weiteren Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensors;

Fig. 12 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensors; und s

F i g. 13A — 13L Pulsformen zur Erläuterung des Betriebs des in F i g. 12 gezeigten Festkörper-Bildsensors.

Gemäß dem in F i g. 4 gezeigten Schaltbild eines Festkörper-Bildsensors sind Bildelemente 2-11 bis 2-wn auf einem Substrat matrixförmig angeordnet und jedes Bildelement weist einen SIT 22 mit einem n-Kanal auf, welcirts selbstleitend ist, sowie einen Gate-Kondensator 24 am erdungsfreien Gate 23 des SIT und einen P-Kanal-Steuertransistor 25, welcher verstärkend wirkt und dessen Source-Drain-Durchgang mit dem erdungsfreien Gate 23 des SIT 22 verbunden ist. An die Drains der SIT ist eine gemeinsame Video-Spannung V_D angelegt Die Gate-Kondensatoren 24 der SIT der Bildelemente 21-11 bis 21-1/1;...; 21-ml bis 21-mn sind mit den zugehörigen Zeilenleitungen 26-1,..., 26-m verbunden, welche ihrerseits mit der vertikalen Abtastschaltung 27 verbunden sind, um die Zeilen-Auswahlsignale Φα\ bis Φΰιπ zu empfangen. Die Sources der SIT der Bildelemente 21-11 bis 21-ml;...;21-ln bis21-mnsind mit den zugehörigen Spaltenleitungen 28-1 bis28-n verbunden, welche ihrerseits über zugehörige Spalten-Auswahltransistoren 29-1 bis 29-/1, eine gemeinsame Video-Leitung 30 und einen Lastwiderstand 31 mit dem Erdpotential verbunden sind. Die Gates des Spalten-Auswahltransistoren 29-1 bis 29-/I sind mit einer horizontalen Abtastschaltung 32 verbunden, um die einzelnen Spalten-Auswahlsignale Φ,\ bis Φ,η zu empfangen. Die Gates der Steuertransistoren 25 aller Bildelemente sind gemeinsam mit der Gate-Steuerieiiung 33 verbunden, an weiche das Gate-Steuersignal Φ_ν angelegt wird, während die Drains der 2c Steuertransistoren gemeinsam mit einer Drain-Überlaufleitung 34 verbunden sind, an welche die Drain-Steuerspannung V_c angelegt wird.

F i g. 5A zeigt eine Draufsicht auf vier benachbarte Bildelemente eines Festkörper-Bildsensors gemäß F i g. 4, während Fig.5B einen Schnitt entlang der Linie Λ-A'der Fig.5A zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zur Erhöhung der Integrationsdichte der auf dem Substrat 40 ausgebildeten Bildelemente vorgesehen, daß vier benachbarte Bildelemente gemäß F i g. 5A symmetrisch in bezug auf einen Mittelpunkt angeordnet werden. Das Substrat 40 bildet die Drains der SJT und ist aus η⁺- oder n-Halbleitermaterial geformt. Auf dem Substrat 40 ist eine n~-Epitaxieschicht 41 gewachsen, in welcher ein Isolationsbereich 42 aus isolierendem Material ausgeformt ist um benachbarte Bildelemente voneinander sowohl elektrisch als auch optisch zu trennen. In jedem Bildelement sind die Source und die Drain der SIT durch ρ+- bzw. η⁺-Diffusionsschichten 43 bzw. 44 gebildet welche in der Oberfläche der Epitaxieschicht 41 ausgeformt sind Die η+-Source-Diffusionsschichten 44 sind mittels leitender Schichten 45 aus beispielsweise Polysilikon, mit den Spaltenleitungen 28-/, 28-f/+1) verbunden. Auf den P⁺-Gate- Diffusionsschichten 43 sind Gate-Oxidfilme ausgebildet auf welchen Zeilen-Leitungselektroden 4ό/, 46·//+1) aufgetragen sind, um Gate-Kondensatoren zwischen den p⁺-Diffusionsschichten 43 und den Zeilen-Leitungselektroden 46-λ 46-f/+l) zu bilden. Die Zeilen-Leitungselektroden 46-/ und 46-(i +1) sind mit den Zeilenleitungen 26-/bzw. 26-(/+1) verbunden.

Wie in Fig.5A dargestellt, erstrecken sich die p⁺-Gate-Diffusionsschichten 43 bis zu einem Zentralbereich der vier benachbarten Büde'ensente und die verlängerten Abschnitte der ρ+-Diffusionsschichten 43 werden als Sources der zugehörigen Steuertransistoren verwendet In der Epitaxieschicht 41 ist im Zentralabschnitt der benachbarten vier Bildelemente eine ρ+-Diffusionsschicht 47 getrennt von der ρ+-Diffusionsschicht 43 ausgebildet, welche als Gates für die SIT und als Sources für die Steuertransistoren dient Die genannte ρ+-Diffusionsschicht 47 bildet die Drains der Steuertransistoren für vier benachbarte Bildelemente. Die p+-Diffusionsschicht 47 ist über eine Drahtelektrode 48 mit der Drain-Überlaufleitung 34 verbunden. Auf einem zwischen den ρ+-Diffusionsschichten 47 und 43 gelegenen Abschnitt der Epitaxieschicht 41 ist mittels eines Gate-Oxidfilmes eine Gate-Steuerelektrode 49 ausgebildet, welche die gemeinsame Steuer-Gate-Leitung 33 für die vier benachharten Bildelemente bildet

Nachfolgend wird der Betrieb dieses Ausführungsbeispieles eines Festkörper-Bildsensors anhand der Fig.6A—61 erläutert Die Bildelemente werden nacheinander mittels eines ΛΥ-Adressierverfahrens ausgelesen, wobei nacheinander die Zeilenleitungen 26-1 bis 26-m und die Spaltenleitungen 28-1 bis 28-/7 ausgewählt werden. Während der Abtastung einer Zeile werden nach der Ausleseperiode t_H alle zur betroffenen Zeile so gehörenden Bildelemente gleichzeitig während einer horizontalen Austastperiode fs/, rückgesetzt Der Betrieb eines einzelnen Bildelementes 21-22 geschieht wie folgt Zum Zeitpunkt fi, an dem das Zeilen-Auswahlsignal Φαι den Wert VfG annimmt (F i g. 6B) und durch den vertikalen Abtastschaltkreis 27 an die Zeilenleitung 26-2 gelegt wird, wird das Potential Vcptf) der erdungsfreien Gates der SITs, welche mit der betroffenen Zeilenleitung 26-2 verbunden sind, im wesentlichen um den Wert V#g gemäß F i g. 61 erhöht Genauer gesagt wird das Potential der erdungsfreien Gates um den Betrag

erhöht, wobei Cc die Kapazität der Gate-Kondensatoren 24 ist und C/die Streu-Diffusionskapazität der ρ+-Gate-Diffusionsschicht 43.

Zum Zeitpunkt ti wird das Spalten-Auswahlsignal Φ_Λ, welches an die Spaltenleitung 28-2 angelegt ist, auf einen höheren Wert geändert (F i g. 6E) und das betroffene Bildelement 21-2 wird ausgewählt Ein Signal-Strom mit einer dem Gate-Potential Vo(i2) gemäß F i g. 61 entsprechenden Amplitude fließt über den Spalten-Auswahltransistor 29-2 und die Video-Leitung 30 durch den Lastwiderstand 31, so daß sich die Ausgangs-Signalspannung Voat als Spannungsabfall über dem Lastwiderstand ergibt Während dieser Auslesung bleiben die im erdungsfreien Gate gespeicherten Photo-Ladungsträger in ihrem gegebenen Zustand, & h. die Auslösung erfolgt nicht

löschend.

Zu einem Zeitpunkt fj, nach dem die letzte Spaltenleitung 28-/7 ausgewählt worden ist und alle Bildelemente 21-21 bis 21-2/7 der betroffenen Zeilenleitung 26-2 ausgelesen worden sind, d. h. zum Beginn einer horizontalen Austastperiode Ibl gemäß F i g. 6H, wird das an die Steuerleitung 33 angelegte Gate-Steuersignal <P_C vom Wert »null« auf das Potential — Ka- geändert, so daß der Steuertransistor leitend wird. Sodann wird das Oberflächenpotential Φ, unmittelbar unter der Steuer-Gate-Elektrode 49 des Steuertransistors von Φ^Ο) auf Φ^— Ka) geändert und das Gate-Potential wird auf den Wert Φ£— Ka-) gesetzt, um die Rücksetzung der Bildelemente durchzuführen. Auf diese Weise werden die Photo-Ladungsträger Qp, welche in den Gates der SIT gespeichert sind, nach der 3ignal-Auslesung entfernt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Spannung — Ka- der Steuer-Gate-Si-

gnale Φ_ο so bestimmt ist, daß das Oberflächenpotential Φ£— Ka-) unterhalb der Steuer-Gate-Elektrode 49 im wesentlichen der Abschnürspannung Vco der SIT entspricht und größer ist als die Steuer-Drain-Spannung W- VW)> Ve)·

Zu einem Zeitpunkt f₄, d. h. am Ende einer horizontalen Austastperiode f_ei, wird das Zeilen-Auswahlsignal Φα auf den ursprünglichen, niedrigen Wert geändert und das Steuer-Gate-Signal sP_e wird auf den Wert null Volt erhöht. Sodann wird das Potential V^u) der erdungsfreien Gates der SIT des betroffenen Bildelementes 21-22 auf den Wert Φ^— Ka-)- Κατ; gesenkt Danach wird das Potential der erdungsfreien Gates allmählich um das Verhältnis QpICd,= AVc_P) entsprechend der in der nachfolgenden Aufnahmeperiode induzierten Photo-Ladungsträger erhöht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Steuer-Gate-Signal Φ_€ nicht nur an die Steuer-Elektroden der mit der betroffenen Zeilenleitung verbundenen Büdelemente angelegt, sondern auch an die Steuer-Gaie-E!ektroden aller nicht ausgewählten Büdelemente. Deshalb werden beim Wechsel der Steuer-Gate-Signale Φ_ο auf den Wert — Ka- die Oberflächenpoter tiale unterhalb der Steuer-Gate-Elektroden der Steuer-Transistoren aller nicht ausgewählten Büdelemente ebenfalls auf den Wert Φ£— Ka-) geändert, was im wesentlichen der Abschnürspannung Vco der SIT entspricht, weshalb auch dann, wenn das enlungsfreie Gate-Potential eines oder mehrerer nicht ausgewählter Büdelemente um den Betrag JVc_P größer wird als V<pg entsprechend einem sehr starken Lichteinfall, wobei also gilt: ^-Ka·)-Vfc+4V_Op><PJi—K^) d.h. AV_Op V*a, ein Teil der gespeicherten Photo-Ladungsträger, welcher das Potential <&( - Ka-) übersteigt, d. h. die Abschnürspannung Vco der SIT. über der Kanal unterhalb des Steuer-Gates in die Überlauf-Leitung 34 abgeführt wird. Diese Abführung überschüssiger Photo-Ladungsträger wird für alle ausgewählten und nicht ausgewählten Büdelemente jedesmal dann

durchgeführt, wenn die Zeilenleitungen abgetastet werden. Deshalb übersteigt auch bei starkem Lichteinfall auf den Festkörper-Bildsensor das erdungsfreie Gate-Potential nicht die Abschnürspannung Vco, so daß das eingangs geschilderte Phänomen der sogenannten »Halb-Auswahk vermieden ist Dies entspricht einer sogenannten »Überstrahlungs-Verhinderung« (Blooming). Da weiterhin das Bildelement durch Anlegung der Spannung Φ{— Ka) an das erdungsfreie Gate mittels des Steuer-Gate-Signals Φ_ε rückgesetzt wird, werden restliche Photo-Ladungsträger nach der Rücksetz-Operation vollständig entfernt Dementsprechend wird das Phänomen des sogenannten »Nach-Bildes« vollständig vermieden. Bei bekannten Festkörper-Bildsensoren, in denen die Büdelemente dadurch rückgesetzt werden, daß der pn-übergang zwischen dem Gate und der Source des SIT in Durchlaßrichtung gespannt wird, verbleiben immer einige Prozente der Photo-Ladungsträger, welche das genannte »Nach-Bild« verursachen.

Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eines Festkörper-Bildsensors nimmt das Zeilen-Auswahlsignal, welches an die Zeilenleitungen angelegt wird, zwei Werte an und während der horizontalen Austastperiode tBL hat das Zeilen-Auswahlsignal den gleichen Spannungswert V$c wie während der Signal-Α -sleseperiode to. Bei einem zwelUn Ausführungsbeispiel eines Festkörper-Bildsensors, welches nachfolgend anhand der Fig. 7A—71 erläutert werden soll, wird allerdings ein dreiwertiges Zeilen-Auswahlsignal verwendet, welches während der horizontalen Austastperiode eine geringere Spannung Kajr annimmt als während der Signal-Ausleseperiode fa, wo die Spannung VfG beträgt

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird gemäß Fig.71 zum Zeitpunkt t₃ der Steuertransistor durchgeschaltet und das erdungsfreie Gate-Potential V₀^) der SIT eines Bildelementes 21-22 (F i g. 4) wird mittels des Steuersignales Φ_ε auf den Wert Φ{— Ka-) festgelegt, so daß das Gate-Potential rückgesetzt wird. Sodann nimmt zum

Zeitpunkt U das Zeilen-Auswahlsignal Φ02 den niedrigeren Wert Κα?« an und das erdungsfreie Gate-Potential Va&) wird ebenfalls um den Wert V#gr gesenkt, wird also gleich K^— Ka-)- Va-w. Danach wird zum Zeitpunkt - f2, zu dem die Zeilenleitung 26-2 wiederum gemäß F i g. 7B ausgewählt ist das Zeilen-Auswahlsignal Φα auf die Auslesespannung K«; geändert während das Gate-Potential Vqv) um V#g erhöht wird und den Wert $lr- Va-)- Kjpcr+ V^g annimmt Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird Φ£— Ka-) so gewählt daß diese

Spannung im wesentlichen der Abschnürspannung Vco des SIT entspricht, d. h. es gilt:

Φ£- Ka-) + (V₀₀- V^r) =Vco r (VfC- V^r) = Vb,> vco

Sodann wird zum Zeitpunkt f₂, wenn das in F i g. 7E gezeigte Spalten-Auswahlsignal Φ_α auf den höheren Wert geändert wird, ein Ausgangs-Signalspannungswert V_om gewonnen, dessen Amplitude der freien Gate-Spannung Vg(Z2) entspricht Es sei darauf hingewiesen, daß auch dann, wenn kein Licht während der Aufnahme-Periode einfällt das freie Gate-Potential des SIT auf K_Ci erhöht wird, was die Abschnürspannung Vco gemäß F i g. 8B übersteigt so daß ein Signal-Ausgangsstrom /d(Vgi) strömt um eine Offsetspannung zu erzeugen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Offsetspannung von der Signal-Ausgangsspannung K_o„, entfernt indem die Ausgangsspannung eines Blind-Bildelementes verwendet wird, auf welches kein Licht einfällt Auf diese Weise -wird ein genaues Bild-Signal gewonnen.

Gemäß F i g. 8A wird die mangelnde Linearität der photoelektrischen Umwandlung bei schwachem Lichteinfall, wie sie beim Stand der Technik gemäß F i g. 3A auftritt wesentlich verbessert. Dementsprechend gibt das

Bild-Si^nai die einfallende Lichtmenge genau wieder.

F i g. 9 zeigt ein weiteres AusführungsbeispieJ eines Festkörper-Bildsensors. Dem anhand der F i g. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es darf auch auf die dortige Beschreibung diesbezüglich verwiesen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Steuer-Gale-Elektroden der Steuertransistoren 25 der Bildelemente 21-11 bis 21-ml;...; 21-1/j bis 2t-mn mit den entsprechenden zusätzlichen Spaltenleitungen 51-1 bi'a 51-n verbunden, welche mit der rücksetzenden horizontalen Abtastschaltung 52 verbunden sind, um die zugehörigen Steuer-Gate-Signale Φ_ο\ bis 0_cn zu empfangen. Die Auswahl der zusätzlichen Spaltenleitungen mittels der Steuer-Gate-Signale Φ_Λ bis 0_cm wird um eine Zeitspanne verzögert, welche einem ganzzahligen Vielfachen der Spalten-Auswahlperiode der Spaltenleitungen 28-1 bis 28-n entspricht. Die Spalten-Auswahlperiode wird durch die horizontale Abtastschaltung 32 vorgegeben. Bei ic diesem Ausführungsbeispie! wird, wie nachfolgend noch erläutert werden wird, die Auswahl der zusätzlichen Spaltenleitungen 51-1 bis 51-/J um genau eine Spalten-Auswahlperiode verzögert

Nachfolgend wird der Betrieb des in F i g. 9 gezeigten Festkörper-Bildsensors anhand der in den F i g. 10A— 101 gezeigten Pulsformen näher erläutert Der Betrieb entspricht im wesentlichen dem des in F i g. 4 gezeigten Festkörper-Bildsensors mit Ausnahme der Zeitfolge der Anlegung der Steuer-Gate-Signale Φ_ο\ bis Φαι· Das ir> heißt, zum Zeitpunkt ii wird das freie Gate-Potential Vom des Bildelementes 21-22 um die Spannung VWj erhöht, wie in Fig. 101 dargestellt ist, und zum Zeitpunkt t₂ wird das Bildelement 21-22 gemäß Fig. IOD ausgelesen. Sodann wird zur Zeit f3 das Steuer-Gate-Signal Φ_Λ mit der Amplitude — VW gemäß F i g. 1OF an die Steuer-Gate-Elektrode des Steuertransistors des betroffenen Bildelementes 21-22 angelegt, um den Steuertransistor dieses Bi!dc!c~.cr.tes durchzuschauen (leitend zu machen). Dementsprechend wird das Qberfiächenpctential unter der Steuer-Gate-Elektrode auf den Wert Φ^— VW) geändert und das freie Gate-Potential Vqu) des SIT wird am den Wert Φ£— VW) festgesetzt, so daß das Gate-Potential des SIT rückgesetzt wird. Wenn die Steuer-Gate-Spannung Φα auf den Wert null Volt gemäß F i g. 1OG zurückkehrt, beginnt die Ansammlung von durch einfallendes Licht erzeugten Photo-Ladungsträgern. Zum Zeitpunkt U, zu dem das Zeilen-Auswahlsignal Φ02 auf den niedrigeren Wert VWj gemäß F i g. 1OB gesenkt wird, wird ebenfalls das freie Gate-Potential Vgqj) auf VWj gesenkt Danach werden die Photo-Ladungsträger im Ga Je gespeichert bis das betroffene Bildelement wieder ausgelesen wird.

Bei diesem AusfUhrungsbeispiel ergeben sich auch die Vorteile des anhand der F i g. 4 beschriebenen Festkörper-Bildsensors. Darüberhinaus ist es auch möglich, alle Photo-Ladungsträger-Integrationszeiten für alle BiIdelemente einander gleich zu machen, weil die Bildelemente jeder einzelnen Zeilenleitung, welche sukzessive ausgelesen werden, ebenfalls sukzessive synchron mit der Auslesung rückgesetzt werden, so daß sich ein Bild-Signal ergibt, welches sehr genau der einfallenden Lichtmenge proportional ist

Die Fig. 1IA-1IF stellen Pulsformen zur Erläuterung des Betriebes eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Festkörper-Bildsensors gemäß F i g. 9 dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine sogenannte elektronische Verschlußfunktion erreicht, indem die Bildaufnahme-Periode, also die Photo-Ladungsträger-Integrationszeit, verringert werden kann.

Zum Zeitpunkt ii, zu dem die Auswahl der letzten Zeile beendet ist und die horizontale Austastperiode is/, für die letzte Zeile beginnt; wird an die erste Zeilenleitung 26-1 ein Zeilen-Auswahlsignal Φη\ angelegt mit einer Pulsdauer, die der horizontalen Austastperiode fat entspricht, während die Puls-Amplitude gemäß F i g. 11A dem Wert Vfc entspricht. Das genannte Zeilen-Auswahlsignal dient als Rücksetz-Puls. Gleichzeitig wird an die Steuer-Gate-Elektroden der Steuer-Transistoren aller Bildelemente gleichzeitig das Steuer-Gate-Signal Φ_α mit der Amplitude — VW gemäß F i g. 11F angelegt um alle mit der ersten Zeilenleitung 26-1 verbundenen Bildelemente rückzusetzen. Dementsprechend ist die Zeitspanne Ti eine Rücksetz-Periode für die erste Zeilenleitung 26-1 und die Zeitspanne T₂ ist eine Rücksetz-Periode für die zweite Zeilenleitung 26-2. Während die mit der ersten Zeilenleitung 26-1 verbundenen Bildelemente im Verlauf der Austastperiode tet rückgesetzt werden, wird auch der Überlauf der Photo-Ladungsträger, welcher verursachen könnte, daß das freie Gate-Potential die Spannung Φ£— VW) übersteigt für alle Bildelemente.welche mit den nicht ausgewählten Zeilenleitungen 26-2 bis 26-/Π verbunden sind, durchgeführt und dementsprechend wird auch während der Rücksetzung der zweiten Zeilenleitung 26-2 die Überlauf-Funktion für alle Bildelemente ausgeführt, welche mit den nicht ausgewählten Zeilenleitungen 26-1,26-3 bis 26-/Π verbunden sind. Auf diese Weise wii d auch beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das genannte »Halb-Auswahl-Phänomen« vermieden.

Die Rücksetz-Operation für die mit der ersten Zeilenleitung 26-1 verbundenen Bildelemente ist zur Zeit ?2 beendet und sodann werden die durch einfallendes Licht induzierten Photo-Ladungsträger über die Periode Ti 1 bis zum Zeitpunkt r₃ gesammelt, zu dem das Zeilen-Auswahlsignal Φσ\ gemäß F i g. 11A den Wert VW? annimmt und eine Signal-Ausleseperiode T₃ für die erste Zeile beginnt In ähnlicher Weise wird die Rücksetz-Operation für mit der zweiten Zeilenleitung 26-2 verbundene Bildelemente zur Zeit U abgeschlossen und die Photo-Ladungsträger werden über die Zeitspanne T22 integriert bis zum Zeitpunkt ts, zu dem das Zeilen-Auswahlsignal Φα auf den Wert VWj gemäß Fig. HB erhöht wird, worauf die Signal-Ausleseperiode Ti für die zweite Zeile beginnt Durch Steuerung seitens der vertikalen Abtastschaltung 27 werden die zu aufeinanderfolgenden Zeilenleitungen gehörenden Bildelemente nacheinander über die Zeitspannen T₃, T₄... ausgelesen, wobei die Integrationszeiten, also die BOd-Aufnahmeperioden Tu, T22... für nacheinander folgende Zei'enleitungen einander gleich gemacht werden (Tu = T22 = ...). Überdies entsprechen die Bildaufnahmeperioden Tu, T22. ... ganzzahligen Vielfachen der Zeilen-Auswahlperioden. Es sei darauf hingewiesen, daß bei diesem Ausführungsbeispiel während der horizontalen Austastperiode tat für eine Signal-Ausleseperiode einer bestimmten Zeile, beispielsweise der Periode T₃, Rücksetz-Operationen bezüglich der Bildelemente der verbleibenden Zeilen-Leitungen in gleicher Weise ausgeführt werden, wie es anhand der Signal-Ausleseperiode T\ erläutert worden ist
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Bild-Aufnahmeperiode, d. h. die Zeitspanne, in welcher die Photo-

Ladungsträger angesammelt werden, auf jeden beliebigen Zeitwert festgesetzt werden, welcher einem ganzzahligen Vielfachen einer Zeflen-Auswahlperiode entspricht, weshalb sich eine elektronische Verschlußfunktion ergibt. Dementsprechend kann ein scharfes Bild auch von einem sich bewegenden Objekt erhalten werden. In diesem Falle werden die Photo-Ladungsträger-Integrationszeiten der ersten und letzten Bildelemente einer Zeile nicht genau einander gleich sein, sondern voneinander etwa um eine horizontale Abtastperiode differieren. Ist beispielsweist die VerschluBgeschwindigkeit (Belichtungzeit) β\ι = Tn...) auf den Wert 1/1000sek gesetzt und entspricht die horizontale Abtastperiode dem Wert 52 usek (Standard-Fernsehsignal), so ergibt sich eine Differenz bezüglich der Bild-Aufnahmezeiten für das erste und das letzte Bildelement von 5,2%. Diese Differenz kann vernachlässigt werden. Auch läßt sich diese geringe Differenz, falls gewünscht, durca eine relativ

ίο einfache Verarbeitungsschaltung vermeiden.

In einem abgewandelten Ausfuhrungsbeispiel hat das Zeilen-Auswahlsignal die Rücksetz-Pulsamplitude V<PGR, wie es in F i g. 11B während der Zeitspanne Ibl mit gestrichelter Linie dargestellt ist Damit ist es möglich, die gleichen Vorteile zu erzielen, die anhand der Fig.7A—71 erläutert wurden, wobei gilt: V#c— V*cr = Via — Vco und wobei die Offset-Spannung aufgrund einer Änderung der Gate-Spannung von Vco auf Vgi während der Signal-Ausleseperiode entfernt wird.

F i g. 12 zeigt das Schaltbild eines weiteren Festkörper Bildsensors. Auch hier sind dem Festkörper-Bildsensor gemäß Fig.4 entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich ihre Beschreibung erübrigt Die Steuer-Gate-Elektroden der Steuertransistoren 25 der Bildelemente 21-11 bis 21-ln;...; 21-/nl bis 2t-mn der einzelnen Zeilenleitungen sind mit einzelnen zusätzlichen Zeilenleitungen 61-1 bis 61-jn verbunden, an

weiche die Steuer-Gate-Signale Φ& bis Φαπ der vertikalen Rücksetz-Abtastschaltung 62 angelegt werden. Jedes |

Sieücr-Gate-Signal Φ_€\ bis Φαπ ist dreiwertig und nimmt die drei unterschiedlichen Spannungen — V'ai, V'a2 (im g

allgemeinen Va2>0) und — Vaj an. Das Steuer-Gate-Signal nimmt die Spannung Vas vor der Auswahl der |

Zeilenleitung mittels der vertikalen Abtastschaltung 27 an, während es die Spannung — Vas vom Ende der |

Signal-Auslesezeit des letzten Bildelementes der betroffenen Zeilenleitung bis zum Beginn der Auswahl der §

nächsten Zeilenleitung und den Wert — V#n in der verbleibenden Zeit annimmt p

Nachfolgend wird der Betrieb des Festkörper-Bildsensors anhand der Fig. 13A—13L erläutert Zum Zeit- ί,

punkt fi wird das an die zweite zusätzliche Zeilenleitung 61-2 angelegte Steuer-Gate-Signal Φα von — Va-i auf |

^V0c2 gemäß F i g. 131 geändert Unmittelbar danach wird zum Zeitpunkt h das Zeilen-Auswahlsignal Φα 2 gemäß 1'

F i g. 13B auf die Spannung V#c geändert und somit wird das freie Gate-Potential Vayj) des SIT des Bildelemen- j

tes 21 -22 auf die Summe aus der Zusatzspannung Δ Vc_P aufgrund der Ansammlung von Ladungsträgern während %

der Bild-Aufnahmeperiode und der Spannung V#gdes Zeilen-Auswahlsignales Φα2gemäß Fig. 13J geändert |

Sodann wird zum Zeitpunkt ty, zu dem das Spalten-Auswahlsignal Φα gemäß Fig. 13E auf den höheren Wert |

geändert wird, das Bildsignal aus dem betroffenen Bildelement 21-22 ausgelesen. Da der Zeitpunkt fi, zu dem das I

Steuer-Gate-Signal Φα auf die Spannung Vas geändert ist vor dem Zeitpunkt liegt zu dem das Zeilen-Auswahl- |

signal Φαΐ auf die Spannung V«; geändert wird, werden die Photo-Ladungsträger, die in den Gate-Bereichen }j

dei mit der Zeüenleitung 26-2 verbundenen SIT der Büdetensente 21-21 bis 21 -2/j wirksam daran gehindert über |

die Kanäle der Steuertransistoren zur Spannungsquelle V_r abzufließen, sogar dann, wenn die Gate-Potentiale |

der SIT zum Zeitpunkt ti erhöht werden. P

Sodann wird zum Zeitpunkt H, zu dem das letzte Bildelement 26-2/7 der Zeilenleitung 26-2 ausgelesen worden |

ist das Steuer-Gate-Signal Φα auf den Wert — Vas gemäß F i g. 131 gesetzt Die Spannung — Vas ist so ί

bestimmt daß der Steuertransistor durch diese Spannung leitend gemacht wird und daß weiterhin das Oberflä- I

clienpotential Φ£— Vas) unterhalt der Steuer-Gate-Elektrode tiefer ist als die Steuer-Drain-Spannung V₀. |

Dementsprechend werden zum Zeitpunkt u die Gate· Potentiale der SIT der Bildelemer.te 21-21 bis 21-2/7, |

welche mit der Zeüenleitung 26-2 verbunden sind, auf die Steuer-Drain-Spannung V_c und nicht auf die Spannung ':

ΦJi — Vft3 geändert so daß die Gate-Potentiale rückgesetzt werden.

Danach wird zum Zeitpunkt is, zu dem das Zeilen-Auswahlsignal Φα 2 auf den niedrigeren Wert geändert wird, das freie Gate-Potential der SIT des Bildelementes 21-22 um Vaj gesenkt und nimmt gemäß Fig. 13J den Wert (Ve— Vfc) an. Von einem Zeitpunkt te unmittelbar im Anschluß an den Zeitpunkt fe bis zu einem Zeitpunkt -.

unmittelbar vor der neuen Auswahl der Zeüenleitung 26-2 wird das Steuer-Gate-Potential Φα auf dem Spannungswert — Vai gemäß F i g. 13H gehalten. Es sei darauf hingewiesen, daß die Spannung — Vai so bestimmt ist, daß das Oberflächenpotential Φ£— Vai). welches unterhalb der Steuer-Gate-Elektrode des Steuertransistors bei Anlegen der Spannung — Vai erzeugt wird, gleich der Abschnürspannung Vco des SIT ist. %

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, wirksam das Auftreten sogenannter »Halb-Signale« zu verhin- ■

dem. Darüberhinaus ist es auch möglich, jegliche möglichen Schwankungen der Rücksetzspannung aufgrund .

von Änderungen in der Stärke des isolierenden Filmes unterhalb der Steuer-Gate-Elektrode zu vermeiden, da i

<las Bildelement durch Festlegung des Gate-Potentials des SIT auf die Steuer-Drain-Spannung V_c rückgesetzt ,

wird. Durch Anpassung der Steuer-Drain-Spannung V_c an die Spannung V_G\ entsprechend den Fig.7A —71 ist '.

es bei diesem Ausführungsbeispiel auch möglich, die Linearität der photoelektrischen Wandlung im Bereich \

geringer Lichtintensität zu verbessern. Weiterhin ist es durch Änderung der Steuer-Gate-Signale J?_fi. Φα in die \

Signale Φ&. Ψ α gemäß den F i g. 13K, 13L möglich, einen wesentlich einfacheren Aufbau der vertikalen Rück- ί

setzschaltung 62 zu erreichen. Es sei darauf hingewiesen, daß bei Verwendung der Steuer-Gate-Signale ΦΌ\, Φ¹ α die wirksame Bild-Aufnahmeperiode um die Zeilen-Auswahlperiode gekürzt wird.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Bildelemente jeweils durch n-Kanal-SIT und P-Kanal-Steuertransistoren gebildet doch sind auch P-Kanal-SIT und n-Kanal-Steuertransistoren möglich. Weiterhin

6-j kann das Bildelement-Signal mittels eines Auslese-Verfahrens mit gemeinsamer Drain gewonnen werden, bei dem die Drain mit dem Erdpotential und die Source über einen Lastwiderstand mit einer positiven Spannungsquelle verbunden sind, alistelle einer Source-Folgeschaltung, bei welcher die Drain mit der positiven Spannungsquelle und die Source über einen Lastwiderstand mit der Erde verbunden sind. Die SIT und die Steuertransisto-

ren, welche die Biidelemente bilden, können separat auf dem gleichen Substrat oder auch auf getrennten Substraten ausgebildet sein. Die Gates des SIT können mit den Source-Drain-Obergängen der Steuertransistoren mittels drahtförmiger Leiter verbunden sein.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Festkörper-Btldsensor mit einer Vielzahl von Zeilenleitungen (26-1... 26-m), einer Vielzahl von Spaltenleitungen (28-1 ... 28-ßJ und einer Vielzahl von Bildelementen (21-11 ... 2\-mn), welche jeweils einen selbstleitenden statischen Induktionstransistor mit Gate, Source und Drain aufweisen, wobei das Gate durch einfallendes Licht erzeugte Photo-Ladungsträger speichert und wobei Schaltungen (27, 32) zum Abtasten der Bildelemente {21-11... 2\-mn) vorgesehen sind, um ein Bildsignal durch selektives Durchschalten der statischen Induktionstransistoren auszulesen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bildelement (21-11... 2\-mn) weiterhin je einen Steuertransistor (25) aufweist, dessen Source-Drain-Obergang mit dem

ίο Gate des statischen Induktionstransistors (22) verbunden ist, und daß Einrichtungen (33,34) vorgesehen sind, um selektiv einen oder mehrere Steuertransistoren (25) der Bildelemente leitend zu machen, welche nicht durch die Abtast-Schaltungen (27, 32) ausgewählt sind und um über die Source-Drain-Übergänge der Steuertransistorent (25) nicht ausgewählter Bildelemente überschüssige Mengen an gespeicherten Photo-Ladungsträgern oberhalb der Abschnürspannung der statischen Induktionstransistoren der nicht ausgewählten

Bildelemente abzuführen.

2. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß die statischen Induktionstransistoren (22) und die Steuertransistoren (25) der Bildelemente (21-11 ... 2\-mn) auf dem gleichen Substrat ausgebildet sind und zwar an den Kreuzungspunkten der Zeilen- und Spaltenleitungen (26-1... 26-/Π bzw. 28-1...28-flJl

3. Festkörper-Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entladen der überschüssige α Photo-Ladungsträger zumindest eine Rücksetzleitung (51-1... 5\-n) vorgesehen ist, an weiche die Steuer-Gate-Elektroden der Steuertransistoren (25) aller Bildelemente (21-11... 2\-mn) gemeinsam angeschlossen sind, sowie eine Oberlauf-Leitung (34), an welche die Source-Drain-Übergänge der Steuertransistoren (25) aller Bildelemente gemeinsam angeschlossen sind, und Einrichtungen zum Anlegen eines Rücksetz-Signales an die Rücksetz-Leitung während einer horizontalen Austastperiode (tat), um die Photo-Ladungsträger in die Oberlauf-Leitung (34) abzuführen.

4. Festkörper-Bildsensor Each einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier benachbarte Bildelemente symmetrisch in bezug auf einen Zentralabschnitt derart angeordnet sind, daß jeweils die Source (43) oder die Drain (44) der vier Steuertransistoren der vier Bildelemente durch einen gemeinsamen Abschnitt im Zentralabschnitt gebildet wird und daß jeweils die Drain bzw. die Source der vier Steuertransistoren. integral mit jeweils dem Gate der vier statischen Indukiionstransistoren der vier Bildelemente ausg bildet sind.

5. Festkörper-Bildj»nsor n.°ch einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücksetz-Signal derart gewählt ist, daß das Oberflächenpotential unterhalb der Steuer-Gate-Elektrode (49) zumindest annähernd der Abschnürspantrtng des statischen Induktionstransistors entspricht

6. Festkörper-Bildsensor nach einem der Ansprüche 3—5, dadurch gekennzeichnet, daß während einer horizontalen Austastperiode (iei) das Zeilen-Auswahlsigua! einen Wert hat, der kleiner ist als der Wert während der Signal-Ausleseperiode.

7. Festkörper-B Idsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entladen eine Vielzahl von zusätzlichen Spaltenleitungen (51-1 ... 5\-n) vorgesehen sinvi, an welche die Steuer-Gate-Elektroden der Steuertransistoren (25) der in den einzelnen Spalten angeordneten Bildelemente gemeinsam angeschlossen sind, daß eine Überlauf-Leitung (34) vorgesehen ist, an weiche die Source-Drain-Übergänge der Steuertransistoren (25) aller Bildelemente gemeinsam angeschlossen sind, und daß eine Rücksetz-Horizontalabtastungsschaltung (52) vorgesehen ist, um nacheinander Rücksetz-Signale an die zusätzlichen Spaltenleitungen (51-1 ...51 -n)synchron mit der Signal-Auslesung anzulegen, um Photo-Ladungsträger in die Überlauf-Leitung (34) abzuführen.

8. Festkörper-Bddsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung eines Photo-Ladungsträgers in die Überlauf-Leitung (34) für ein bestimmtes Bildelement unmittelbar nach dessen Auslesung erfolgt.

9. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung von Photo-Ladungsträgern in die Überlauf-Leitung (34) für ein bestimmtes Bildelement um eine Zeitspanne vor der Auslesung des betroffenen Bildelementes erfolgt, wobei die Zeitspanne gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer horizontalen Abtastperiode ist

10. Festkörper-Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entladen der Photo-Ladungsträger eine Vielzahl von zusätzlichen Zeilenleitungen (61-1... 6\-m) vorgesehen sind, an welche die Steuer-Gate-Elektroden der Steuertransistoren (25) der in den betroffenen Zeilen angeordneten Bildelemente gemeinsam angeschlossen sind, sowie eine Überlauf-Leitung (34), an welche die Source-Drain-Übergänge der Steuertransistoren (25) aller Bildelemente gemeinsam angeschlossen sind, und eine vertikale Rücksetz-Abtastschaltung (62), um nacheinander Rücksetzsignale an die zusätzlichen Zeilenleitungen synchron mit der Signal-Auslesung anzulegen, so daß Photo-Ladungsträger in die Überlauf-Leitung (34) abge führt werden.

11. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung von Photo-Ladungsträgern in die Überlauf-Leitung (34) für die Bildelemente einer Zeile unmittelbar nach der Auslesung dieser Bildelemente erfolgt.

12. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung der Photo-Ladungsträger in die Überlauf-Leitung (34) für die zu einer Zeile gehörenden Bildelemente während der Auslesung der Bildelemente der nächsten Zeile erfolgt.