DE3752235T2 - Photoelektrischer Wandler - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine photoelektrische Wandlervorrichtung des Systems, in dem die in dem Steuerungselektrodenbereich eines Transistors durch Lichtanregung erzeugten Ladungsträger angesammelt werden, und insbesondere eine photoelektrische Wandlervorrichtung zur Verhinderung des Abflusses der Überschußladungsträger.
Verwandter Stand der Technik
• Fig. 1A zeigt eine schematische Querschnittansicht einer photoelektrischen Wandlervorrichtung, und Fig. 1B zeigt eine Darstellung einer gleichwertigen Schaltung einer der photoelektrischen Wandlerzellen in dieser Vorrichtung.
• In Fig. 1A ist eine n&supmin;-Epitaxialschicht 4 auf einem n- Siliziumsubstrat 1 ausgebildet. Photoelektrische Wandlerzellen, die durch einen Vorrichtungstrennbereich 6 voneinander elektrisch isoliert sind, sind in der Schicht 4 angeordnet.
• Zuerst ist ein p-Basisbereich 9 eines bipolaren Transistors auf der n&supmin;-Epitaxialschicht 4 ausgebildet. Ein n&spplus;- Emitterbereich 15 ist in dem p-Basisbereich 9 ausgebildet. Weiterhin sind eine Kondensatorelektrode 14 zur Steuerung des Potentials des p-Basisbereichs 9 und eine an den n&spplus;- Emitterbereich 15 angeschlossene Emitterelektrode 19 jeweils durch eine Oxidschicht 12 ausgebildet.
• Es ist eine an die Kondensatorelektrode 14 angeschlossene Elektrode 17 ausgebildet. Ein n&spplus;-Bereich 2 zur ohmschen Verbindung ist auf der Rückseite des Substrats 1 ausgebildet. Eine Kollektorelektrode 21 des bipolaren Transistors ist unter dem n&spplus;-Bereich 2 ausgebildet. Auf diese Weise ist eine photoelektrische Wandlerzelle aufgebaut.
• Der grundsätzliche Betrieb der photoelektrischen Wandlerzelle wird nachstehend beschrieben. Zuerst wird der auf das negative Potential vorgespannte p-Basisbereich 9 auf den auf nicht festgelegtem Potential befindlichen Zustand eingestellt. Die Löcher in den durch die Lichtanregung erzeugten Elektronen/Löcher-Paare werden in dem p-Basisbereich 9 angesammelt (Ansammlungsvorgang).
• Nachfolgend wird die positive Spannung an die Kondensatorelektrode 14 angelegt, wodurch die Schaltung zwischen dem Emitter und der Basis mit Durchlaufspannung vorgespannt wird. Die durch die angesammelten Löcher erzeugten aufgebauten Spannungen werden zu der Emitterseite in dem nicht auf festgelegtem Potential befindlichen Zustand ausgelesen (Auslesevorgang).
• Dann wird die Emitterseite an Masse gelegt und Impulse der positiven Spannung werden der Kondensatorelektrode 14 zugeführt, wodurch die in dem p-Basisbereich 9 angesammelten Löcher gelöscht werden. Auf diese Weise wird beim Absinken des positiven Spannungsimpulses zur Auffrischung der p- Basisbereich 9 auf den Anfangszustand zurückgesetzt (Auffrischvorgang).
• In einer derartigen photoelektrischen Wandlervorrichtung werden, nachdem die angesammelten Ladungen durch die Verstärkungsfunktion jeder Zelle verstärkt wurden, diese ausgelesen, so daß das hohe Ausgangssignal, eine hohe Empfindlichkeit und niedriges Rauschen erreicht werden können. Demgegenüber ist, da die Anordnung einfach ist, diese Vor richtung ebenfalls zur Verwirklichung der hohen Auflösung für die Zukunft vorteilhaft.
• Jedoch ergeben sich, wenn ein langer Sensor unter Verwendung der photoelektrischen Wandlerzellen ausgebildet wird, in dem Fall der Bildung der herkömmlichen photoelektrischen Wandlervorrichtung, derartige Probleme, daß sich die Auffrischvorgangsbedingungen jeder Zeile unterscheiden, wobei sich das Auftreten der festgelegten periodischen Störungen (pattern noise), von Empfindlichkeitsveränderungen und dergleichen ergibt.
• Zusätzlich ergibt sich, wenn eine photoelektrische Wandlervorrichtung durch Anordnung einer Vielzahl von vorstehend beschriebenen photoelektrischen Wandlerzellen aufgebaut ist, ein derartiges Problem, daß in dem Fall, in dem ein gewisses Bildelement mit Licht der Sättigungslichtstärke oder mehr bestrahlt wurde, ein unklares Bild bzw. Schmieren auftritt. Das heißt, wenn starkes Licht eintritt, wird eine große Menge von Löchern in dem p-Basisbereich 9 angesammelt, so daß das Basispotential ansteigt. Steigt das Basispotential auf einen Wert an, der das Kollektorpotential übersteigt, wird eine Verarmungsschicht 22 zwischen der Basis und dem Kollektor gelöscht, wobei die angesammelten Ladungsträger in der Basis in die angrenzenden Zellen (wie es durch Pfeile 23 angezeigt ist) fließen. Auf diese Weise tritt der p-Basisbereich 9 der angrenzenden Zellen in den Ansammlungszustand ein, in dem die einfließenden Löcher addiert werden. Wenn ein Bild des ausgelesenen Signals wiedergegeben wird, tritt ein unklares Bild bzw. Schmieren auf.
• Die EP-A-0 132 076 offenbart eine photoelektrische Wandlerzelle, wie sie im wesentlichen in Fig. 1A und 1B dieser Anwendung gezeigt ist. In der EP-A-0 132 076 wird mit Bezug auf deren Fig. 21 eine Anordnung beschrieben, in der Auffrischen durch Anlegen einer Spannung an den Basisbereich über einen in der Zelle für diesen Zweck bereitgestellten MOS-Transistor ausgeführt wird. Eine Abänderung dieser Anordnung ist reit Bezug auf Fig. 22 der EP-A-0 132 076 beschrieben, in der die Steuerungselektroden der MOS- Transistoren der Zellen in einer Zeile einer regelmäßigen Anordnung an dieselbe Steuerleitung wie die Kondensatorelektrode für die Zellen in einer angrenzenden Zeile der regelmäßigen Anordnung angeschlossen sind, wobei das System so betrieben wird, daß die MOS-Transistoren in einer feile zum Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die Basisbereiche zu deren Auffrischen während der Ausführung des Auslesens aus den Zellen der angrenzenden Zeile eingeschaltet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Erfindungsgemäß wird eine photoelektrische Wandlervorrichtung, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist, und ein Verfahren zum Betrieb einer photoelektrischen Wandlervorrichtung bereitgestellt, wie es in Patentanspruch 11 angegeben ist. Die verbleibenden Patentansprüche geben weitere Merkmale an.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sind, da der Steuerungsbereich der späteren Zelle zu dem Auffrischvorgangzeitablauf der vorhergehenden Zeile auf ein konstantes Potential geklemmt ist, die Zeitintervalle von dem Klemmungsvorgang bis zum Auffrischvorgang hinsichtlich aller photoelektrischen Wandlerzellen dieselben. Deshalb sind die Auffrischvorgangsbedingungen dieselben. Die Erzeugung der festgelegten periodischen Störungen, der Empfindlichkeitveränderungen und dergleichen werden verhindert.
• Vorzugsweise wird eine Überschußladungsträgerbeseitigungseinrichtung zur Begrenzung des in dem Steuerungsbereich erzeugten Potentials bereitgestellt, so daß ein unklares Bild bzw. Schmieren verhindert werden kann.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung mittels nicht beschränkender Beispiele näher beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Fig. 1A zeigt eine schematische Schnittansicht einer phatoelektrischen Wandlerzelle, Haie sie in den JB-A-60-012759 bis TP-A-60-012765 offenbart ist.
• Fig. 1B zeigt ein gleichwertiges Schaltungsdiagramm dieser Zelle.
• Fig. 2A zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlervorrichtung.
• Fig. 2B zeigt eine schematische Schnittansicht einer photoelektrischen Wandlervorrichtung mit einem Transistor zum Auffrischen.
• Fig. 2C zeigt ein gleichwertiges Schaltungsdiagramm einer photoelektrischen Wandlerzelle in der in Fig. 2B gezeigten Vorrichtung.
• Fig. 2D zeigt eine Spannungssignalverlaufsdarstellung zur Beschreibung des Auffrischvorgangs.
• Fig. 3 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur Beschreibung des Betriebs gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
• Fig. 4A zeigt eine schematische Schnittansicht einer photoelektrischen Wandlerzelle mit einem n-Kanal-Transistor zum Auffrischen.
• Fig. 4B zeigt ein gleichwertiges Schaltungsdiagramm der Zelle in Fig. 4A, und
• Fig. 5 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung der vorstehend angeführten photoelektrischen Wandlerzelle.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Die Erfindung wird nachstehend anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
• Fig. 2A zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einer photoelektrischen Wandlervorrichtung gemäß der Erfindung.
• In dem Diagramm sind in Fig. 2B gezeigte photoelektrische Wandlerzellen S&sub1; bis S&sub2; in einer Zeile angeordnet.
• Fig. 2B zeigt eine schematische Schnittansicht der photoelektrischen Wandlervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Transistor zum Auffrischen. Fig. 2C zeigt ein gleichwertiges Schaltungsdiagramm einer Photoelektrischen Wandlerzelle in der in Fig. 2B gezeigten Vorrichtung. Fig. 2D zeigt eine Spannungssignalsverlaufdarstellung zur Beschreibung des Auffrischvorgangs.
• In Fig. 2A und 2B sind photoelektrische Wandlerzellen auf einem n-Siliziumsubstrat 401 angeordnet. Jede Zelle ist von den angrenzenden Zellen durch einen Vorrichtungstrennbereich 402 elektrisch isoliert.
• Jede Zelle weist den folgenden Aufbau auf.
• Durch Dotierung von p-Dotierstoffen (z. B. Bor oder dergleichen) sind ein p-Basisbereich 404 und ein p-Bereich 405 auf einem n&supmin;-Bereich 403 mit einer niedrigen Dotierstoffkonzentration ausgebildet, der durch eine Epitaxietechnik oder dergleichen ausgebildet ist. Ein n&spplus;-Emitterbereich 406 ist in dem p-Basisbereich 404 ausgebildet.
• Der p-Basisbereich 404 und der p-Bereich 405 dienen als Source und Drain eines p-Kanal-MOS-Transistors, der nachstehend beschrieben wird.
• Eine Oxidschicht 407 ist über dem n&supmin;-Bereich 403 ausgebildet, in dem die vorstehend angeführten Bereiche ausgebildet sind. Eine Gateelektrode 408 des MOS-Transistors und eine Kondensatorelektrode 409 sind auf der Oxidschicht 407 ausgebildet. Die Kondensatorelektrode 409 liegt dem p- Basisbereich 404 über der Oxidschicht 407 gegenüber und bildet einen Kondensator zur Steuerung des Basispotentials.
• Es ist eine an den n&spplus;-Emitterbereich 406 angeschlossene Emitterelektrode 410 ausgebildet. Es ist eine an den p- Bereich 405 angeschlossene Elektrode 411 ausgebildet. Eine Kollektorelektrode 412 ist auf der Rückseite des Substrats 401 über einer ohmscher. Kontaktschicht ausgebildet.
• Nachstehend wird der Betrieb der vorstehend angeführten photoelektrischen Wandlerzelle beschrieben.
• Das Licht tritt von der Seite des p-Basisbereichs 404 ein. Die der Lichtstärke entsprechenden Ladungsträger (in diesem Fall die Löcher) werden in dem p-Basisbereich 404 angesammelt. Das Basispotential verändert sich durch die angesammelten Ladungsträger (Ansammlungsvorgang)
• Nachfolgend wird ein positiver Spannungsimpuls zum Auslesen der Kondensatorelektrode 409 zugeführt, wodurch das Basispotential ansteigt. Die Potentialveränderung durch die Ladungsträgeransammlung wird über die Emitterelektrode 410 ausgelesen. Somit kann das der einfallenden Lichtstärke entsprechende elektrische Signal erhalten werden (Auslesevorgang).
• Der Auffrischvorgang zur Beseitigung der in dem p- Basisbereich 404 angesammelten Löcher wird nachstehend beschrieben.
• Wie es in Fig. 2D dargestellt ist wird, da der MOS- Transistor ein p-Kanal-Transistor ist, dieser nur eingeschaltet, wenn eine negative Spannung in Überschreitung des Schwellenwerts an die Gateelektrode 408 angelegt wird.
• Zur, Ausführung des Auffrischvorgangs wird die Emitterelektrode 410 an Masse gelegt, und es wird eine konstante Spannung an die Elektrode 411 angelegt. Dann wird die negative Spannung an die Gateelektrode 408 zum Einschalten des p- Kanal-MOS-Transistors angelegt. Somit wir das Potential des p-Basisbereichs 404 auf einen konstanten Wert ungeachtet des aufgebauten Potentialpegels eingestellt.
• Nachfolgend wird durch Zufuhr eines Spannungsimpulses zum Auffrischen zu der Kondensatorelektrode 409 der p- Basisbereich 404 zu dem n&spplus;-Emitterbereich 406 mit Durchlaufspannung vorgespannt. Die angesammelten Löcher werden über die an Masse angelegte Emitterelektrode 410 beseitigt. Beim Sinken des Auffrischimpulses wird der p-Basisbereich 404 auf den Anfangszustand des negativen Potentials zurückgesetzt (Auffrischvorgang).
• Nachdem das Potential des p-Basisbereichs 404 durch den MOS-Transistor auf das konstante Potential eingestellt wurde, werden die Restladungen durch Zufuhr des Auffrischimpulses gelöscht, wie es vorstehend beschrieben wurde. Deshalb kann der neue Ansammlungsvorgang ungeachtet des vorhergehenden aufgebauten Potentials aufgeführt werden. Die Linearität der photoelektrischen Wandlerkennlinie kann verbessert werden. Das Problem des Auftretens eines Nachbildes kann gelöst werden. Zudem kann, da die Restladungen umgehend gelöscht werden können, ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb ausgeführt werden.
• Die Ansammlungs, Auslese- und Auffrischvorgänge werden in einer zu der Vorstehenden ähnlichen Weise wiederholt.
• Mit Bezug auf Fig. 2A wird die konstante positive Spannung Vcc an die Kollektorelektrode 412 jeder photoelektrischen Wandlerzelle angelegt. Die Kondensatorelektroden 409 sind jeweils an die parallelen Ausgangsanschlüsse der Abtastschaltung 102 angeschlossen. Die photoelektrischen Wandlerzellen führen den Auslesevorgang oder Auffrischvorgang jeweils durch die Signale φh1 bis φhn von den parallelen Ausgangsanschlüssen aus.
• Eine konstante Spannung Vbg ist an der Elektrode 411 des Auffrischtransistors jeder Zelle angelegt. Die Ausgangsimpulse φho bis φhn-1 der Abtastschaltung 102 werden jeweils über Transistoren Qf1 bis Qfn und Invertierer IV&sub1; bis IVn den Gateelektroden 408 zugeführt. Ein Impuls φf wird den Gateelektroden der Transistoren Qf1 bis Qfn, gemeinsam zugeführt.
• Deshalb kann durch Einschalten der Transistoren Qf1 bis Qfn durch den Impuls φf der Basisklemmungsvorgang jeder Zelle zu dem Auffrischzeitablauf der einen vorhergehenden Zelle im Ansprechen auf die Impulse φh0 bis φhn-1 von der Abtastschaltung 102 aufeinanderfolgend ausgeführt werden. Der vorstehend angeführte Auffrischvorgang kann durch die nachfolgenden Impulse φh1 bis φhn aufeinanderfolgend ausgeführt werden.
• Demgegenüber sind die Emitterelektroden 410 über Transistoren Q&sub1; bis Qn gemeinsam an die Ausgangsleitung 103 angeschlossen. Die Gateelektroden der Transistoren Q&sub1; bis Qn sind an die Ausgangsanschlüsse der Abtastschaltung 102 in einer zu den Kondensatorelektroden 409 ähnlichen Weise angeschlossen. Weiterhin sind die Emitterelektroden 410 über Transistoren Qe1 bis Qen , jeweils an eine Leitung Lrh mit konstanter Spannung angeschlossen. Es ist eine konstante Span nung Ve, die kleiner als die Spannung Vcc ist, an der Leitung Lrh angelegt.
• Ein Impuls φhrs wird den Gateelektroden der Transistoren Qe1 bis Qen zugeführt. Diese Transistoren führen die EIN-/AUS- Schaltvorgänge zu dem Zeitablauf des Impulses φhrs aus.
• Die Ausgangsleitung 103 wird über einen Transistor 104 an Masse angelegt und ist an einen Verstärker 105 angeschlossen. Das Auslesesignal wird von dem Ausgangsanschluß 106 des Verstärkers seriell nach außen ausgegeben. Das Signal φhrs wird der Gateelektrode des Transistors 104 zugeführt, wodurch die Ausgangsleitung 103 aufgefrischt wird.
• Der Betrieb gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem derartigen Aufbau wird nun mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.
• Fig. 3 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur Beschreibung des Betriebs gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
• Zuerst wird der Transistor 104 durch das Signal φhrs eingeschaltet, wobei die Ausgangsleitung 103 an Masse angelegt wird. Zudem werden die Transistoren Qf1 bis Qfn, durch den Impuls φf eingeschaltet. Die Impulse φho bis φhn werden von den Ausgangsanschlüssen der Abtastschaltung aufeinanderfolgend ausgegeben.
• Der auf dem hohen Pegel liegende Impuls φho wird durch den Invertierer IV&sub1; auf den niedrigen Pegel geschaltet. Dieser auf niedrigem Pegel liegende Impuls wird über den Transistor Qf1 zu der Gateelektrode 408 des Auffrischtransistors der Zelle S&sub1; eingegeben. Somit wird der Transistor eingeschaltet. Das Basispotential der Zelle S&sub1; wird ungeachtet des aufgebauten Spannungspegels auf die konstante Spannung Vbg geklemmt.
• Wird der auf hohem Pegel liegende Impuls φh1 nachfolgend ausgegeben, wird der Transistor Q&sub1; eingeschaltet, wobei die Emitterelektrode 410 über die Ausgangsleitung 103 und den Transistor 104 an Masse angelegt wird. Außerdem wird bei der Eingabe des Impulses φh1 zu der Kondensatorelektrode 409 der Zelle S1 der vorstehend angeführte Auffrischvorgang ausgeführt.
• Gleichzeitig wird der auf hohem Pegel liegende Impuls φh1 durch den Invertierer IV2 auf den niedrigen Pegel geschaltet. Dieser auf niedrigem Pegel liegende Impuls wird über den Transistor Qf2 zu der Gateelektrode 408 des Auffrischtransistors der Zelle S2 eingegeben, so daß dieser Transistor eingeschaltet wird. Sinkt der Impuls φh1 ab, beendet die Zelle S&sub1; den Auffrischvorgang und beginnt den Ansammlungsvorgang. Das Basispotential der Zelle S&sub2; wird auf das konstante Potential Vbg ungeachtet des aufgebauten Spannungspegels geklemmt.
• In einer zu der vorstehend angeführten ähnlichen Weise wird der Basisklemmungsvorgang zu dem Impulszeitablauf der vorhergehenden Zelle durch die Impulse φh2 bis φhn ausgeführt, und der Auffrischvorgang wird zu dem Impulszeitablauf der betreffenden Zelle ausgeführt. Nach Abschluß des Auffrischvorgangs wird der Ansammlungsvorgang aufeinanderfolgend begonnen.
• Auf diese Weise werden, da der Basisklemmungsvorgang und der Auffrischvorgang zu den Zeitabläufen der Impulse φh0 bis φhn aufeinanderfolgend ausgeführt werden, die Zeitintervalle des Basisklemmungsvorgangs und des Auffrischvorgangs in jeder Zelle gleichgemacht. Das Auftreten der festgelegten periodischen Störungen und dergleichen wie bei der herkömmlichen Vorrichtung körnen verhindert werden.
• Sinkt der Impuls φhn und ist der Auffrischvorgang der Zelle Sn beendet, sinkt der Impuls φf ebenfalls, um dadurch die Transistoren Qf1 bis Qfn auszuschalten. Deshalb werden danach die Auffrischtransistoren der Zellen ungeachtet der Impulse φh0 bis φhn in dem ausgeschalteten Zustand gehalten.
• Die Ladungsträger der der Beleuchtungsstärke des einfallenden Lichts entsprechenden Menge werden in dem p-Basibereich 404 der Zelle angesammelt, die den Ansammlungsvorgang begonnen hat.
• Dabei werden, falls starkes Licht eintritt, Überschußladungsträger (in diesem Fall die Löcher) angesammelt, wobei das Basispotential ansteigt. Steigt das Basispotential zu einem Wert an, der um etwa 1,4 V größer als die konstante Spannung Ve ist, wird der PN-Übergang mit der Leitung Lrh der konstanten Spannung Ve in den mit Durchlaufspannung vorgespannten Zustand eingestellt. Die Überschußladungsträger fließen über den PN-Übergang zwischen der Basis und dem Emitter zu der Leitung Lrh, ab. Wie es vorstehend beschrieben wurde werden, selbst falls starkes Licht eingetreten ist, die Überschußladungsträger in dem p-Basisbereich 404 zu der Leitung Lrh beseitigt, und sie fließen nicht zu den angrenzenden Zellen ab, so daß das Auftreten eines unklaren Bilds bzw. des Schmierens verhindert werden kann.
• Nachdem der Ansammlungsvorgang für eine konstante Zeitdauer ausgeführt wurde, gibt die Abtastschaltung 102 die Impulse φh0 bis φhn aufeinanderfolgend aus. Jedoch ist, da die Transistoren Qf1 bis Qfn in dem ausgeschalteten Zustand sind, der Impuls φh0 wirkungslos. Bevor der nächste Impuls φh1 ausgegeben wird, wird der Impuls φhrs zum Ausschalten des Transistors 104 auf den niedrigen Pegel geschaltet, wodurch die Ausgangsleitung 103 in den auf nicht festgelegtem Potential befindlichen Zustand geschaltet wird.
• Nachfolgend wird durch Ausgabe des Impulses φh1 aus der Abtastschaltung 102 der Ausleseimpuls der Kondensatorelektrode 409 der Zelle S&sub1; zugeführt und der Transistor Q&sub1; eingeschaltet. Das Signal der Zelle S&sub1; wird über den Transistor Q&sub1; zu der Ausgangsleitung 103 ausgelesen und wird über den Verstärker 105 als ein Ausgangssignal V&sub1; vor dem Ausgangsanschluß 106 ausgegeben. Deshalb ist die Ansammlungszeit dauer der Zelle S&sub1; zu dem Zeitintervall von dem Zeitpunkt beim Absinken des Impulses φh1 nach dem Auffrischvorgang bis zu dem Zeitpunkt beim Ansteigen des Impulses φh1 beim Auslesevorgang gleich.
• Wird das Ausgangssignal V&sub1; ausgegeben, wird der Transistor 104 durch den Impuls φhrs eingeschaltet, wobei die Restladungsträger in der Ausgangsleitung 103 beseitigt werden.
• In einer zu der vorstehenden ähnlichen Weise werden die Ausleseimpulse von der Abtastschaltung 102 zu den Zeitabläufen der Impulse φh2 bis φhn den Kondensatorelektroden 409 der Zellen S&sub2; bis Sn zugeführt. Die Ausgangssignale V&sub2;, V&sub3;, ... werden von dem Ausgangsanschluß 106 ausgegeben. Gleichzeitig wird der Transistor 104 zu dem Zeitablauf des Impulses φhrs eingeschaltet, wobei die Ausgangsleitung 103 aufgefrischt wird.
• Die Ausgangszeitabläufe der Impulse φh0 bis φhn der Abtastschaltung 102 beim Auffrischvorgang und Auslesevorgang sind gleichförmig. Somit ist die Ansammlungszeitdauer jeder Zelle dieselbe wie die der Zelle S&sub1;, wie es aus dem Zeitablaufdiagramm von Fig. 3 ersichtlich ist.
• Auf diese Weise erscheinen, da die Signale der photolelektrischen Wandlerzellen S&sub1; bis Sn über die Transistoren Q&sub1; bis Qn zu der Ausgangsleitung 103 direkt ausgelesen werden, die Ausgangsignale der Zellen auf der Ausgangsleitung 103 ohne Abschwächung. Deshalb kann das hohe Ausgangssignal Vout hergeleitet werden.
• Demgegenüber ist, wie es in der Darstellung gezeigt ist, da die an die Kondensatorelektrode 409 angelegte Spannung und die Gatespannungen der Transistoren Q&sub1; bis Qn im Ansprechen auf die Ausgangsimpulse φh1 bis φhn von der Abtastschaltung zugeführt werden, der Schaltungsaufbau einfach.
• Gemäß dem vorstehend beschreibenen Ausführungsbeispiel wurde der Fall dargestellt, bei dem der Auffrischtransistor der p-Kanal-MOS-Transistor ist. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. Wie es nachstehend beschrieben wird, kann ein n-Kanal-Transistor ebenfalls ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Invertierer IV&sub1; bis IVn gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel nicht notwendig.
• Fig. 4A zeigt eine schematische Schnittansicht einer photoelektrischen Wandlerzelle mit einem n-Kanal-Auffrischtransistor. Fig. 4B stellt ein gleichwertiges Schaltungsdiagramm dieser Zelle dar. Die Teile und Komponenten mit denselben Funktionen wie die in Fig. 2B gezeigten sind durch dieselben Bezugszeichen festgelegt, wobei ihre Beschreibung ausgelassen wird.
• In den Darstellungen ist ein bipolarer Transistor zur Ausführung der schon beschriebenen photoelektrischen Umwandlung in dem n&supmin;-Bereich 403 ausgebildet. Zudem ist eine p- Senke 413 neben dem Vorrichtungstrennbereich 402 ausgebildet.
• Als Source- und Drain-Bereiche dienende n&spplus;-Bereiche 414 und 415 sind in der p-Senke 413 ausgebildet. Eine Gateelektrode 418 ist über der Oberfläche der p-Senke 413 über der Oxidschicht 407 ausgebildet. Ein n-Kanal-MOS-Transistor zum Auffrischen ist aufgebaut.
• Ein p&spplus;-Bereich 416 ist in dem p-Basisbereich 404 ausgebildet und durch eine Verdrahtung 417 an den n&spplus;-Bereich 415 des Auffrischtransistors elektrisch angeschlossen. Eine an den n&spplus;-Bereich 414 angeschlossene Elektrode 419 ist ebenfalls ausgebildet.
• Fig. 5 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung der vorstehend angeführten photoelektrischen Wandlerzelle.
• Dieses Ausführungsbeispiel ist in einer zu dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlichen Weise aufgebaut, außer daß ein n-Kanal-MOS-Transistor als Auffrischtransistor jeder Zelle verwendet wird. Das zweite Ausführungsbeispiel wird in einer zu der vorstehend beschriebenen ähnlichen Weise durch die verschiedenen Impulsarten betrieben, wie sie in dem Zeitablaufdiagramm von Fig. 3 dargestellt sind.
• Wie es vorstehend ausführlich beschrieben wurde wird, in der die Erfindung verkörpernden photoelektrischen Wandlervorrichtung, zu dem Zeitablauf für den Auffrischvorgang der Vorhergehenden Zelle, der Steuerungselektrodenbereich der späteren Zeile auf das konstante Potential geklemmt. Deshalb sind die Zeitintervalle Von dem Klemmungsvorgang bis zu dem Auffrischvorgang hinsichtlich aller photoelektrischen Wandlerzellen dieselben. Somit werden die Auffrischvorgangsbedingungen gleichgemacht. Das Auftreten der festgelegten periodischen Störungen, der Empfindlichkeitsveränderung und dergleichen werden verhindert.

Claims (11)

1. Photoelektrische Wandlervorrichtung mit

einer Vielzahl photoelektrischer Wandlerzellen (S), die jeweils einen Halbleitertransistor aufweisen,

einer Schalteinrichtung zur Klemmung des Potentials eines Steuerungsbereichs des Halbleitertransistors auf einen konstanten Wert (Vbg) und

einer Steuereinrichtung (102) zur Ausführung (a) eines Ansammlungsvorgangs zur Ansammlung von in dem Steuerungsbereich durch Lichtanregung erzeugten Ladungsträgern durch Steuerung des Potentials des Steuerungsbereichs, (b) eines Auslesevorgangs zum Auslesen einer durch die Ladungsträgeransammlung erzeugten aufgebauten Spannung, (c) eines Klemmungsvorgangs zur Klemmung des Potentials des Steuerungsbereichs auf ein konstantes Potential (Vbg) durch die Schalteinrichtung und (d) eines Auffrischvorgangs zum Anlegen eines Signals an den Steuerungsbereich zur Entfernung der Ladungsträger in dem Steuerungsbereich nach Beendigung des Klemmungsvorgangs,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinrichtung (102) die Schalteinrichtung einer vorbestimmten der Vielzahl photoelektrischer Wandlerzellen steuert, wodurch das Potential des Steuerungsbereichs der vorbestimmten Zelle synchron zu einem Auffrischvorgangzeitablauf einer sich von der vorbestimmten Zelle unterscheidenden weiteren Zelle auf den konstanten Wert geklemmt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleitertransistor ein bipolarer Transistor ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen MOS-Transistor aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Ladungsträger durch Zufuhr vorbestimmter Impulse zu dem Steuerungsbereich entfernt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung den Auslesevorgang durch sequentielles Auslesen der aufgebauten Spannungen aus der Vielzahl photoelektrischer Wandlerzellen entsprechend einer vorbestimmten Reihenfolge ausführt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung den Auffrischvorgang durch sequentielles Auffrischen der Vielzahl photoelektrischer Wandlerzellen entsprechend der vorbestimmten Reihenfolge ausführt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleitertransistor einen an ein vorbestimmtes Potential angeschlossenen ersten Hauptelektrodenbereich und einen an eine Last angeschlossenen zweiten Hauptelektrodenbereich aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, zudem gekennzeichnet durch eine Begrenzungseinrichtung (Qe), die zur Begrenzung des in dem Steuerungsbereich erzeugten Potentials mit Bezug auf ein Bezugspotential während des Ansammlungsvorgangs betreibbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (Qe) einen Transistor aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, zudem gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum wahlweisen Inbetriebsetzen des Transistors, um die Begrenzungseinrichtung (Qe) wahlweise in Betrieb zu setzen.

11. Verfahren zum Betreiben einer photoelektrischen Wandlervorrichtung, wobei die photoelektrische Wandlervorrichtung

eine Vielzahl photoelektrischer Wandlerzellen (S), die jeweils einen Halbleitertransistor aufweisen,

eine Schalteinrichtung zur Klemmung des Potentials eines Steuerungsbereichs des Halbleitertransistors auf einen konstanten Wert (Vbg) und

eine Steuereinrichtung (102) zur Ausführung (a) eines Ansammlungsvorgangs zur Ansammlung von in dem Steuerungsbereich durch Lichtanregung erzeugten Ladungsträgern durch Steuerung des Potentials des Steuerungsbereichs, (b) eines Auslesevorgangs zum Auslesen einer durch die Ladungsträgeransammlung erzeugten aufgebauten Spannung, (c) eines Klemmungsvorgangs zur Klemmung des Potentials des Steuerungsbereichs auf ein konstantes Potential (Vbg) durch die Schalteinrichtung und (d) eines Auffrischvorgangs zum Anlegen eines Signals zu dem Steuerungsbereich zur Entfernung der Ladungsträger in dem Steuerungsbereich nach Beendigung des Klemmungsvorgangs aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Verfahren den Schritt Steuern der Schalteinrichtung einer vorbestimmten der Vielzahl photoelektrischer Wandlerzellen umfaßt, wodurch das Potential des Steuerungsbereichs der vorbestimmten Zelle synchron zu einem Auffrischvorgang zeitablauf einer sich von der vorbestimmten Zelle unterscheidenden weiteren Zelle auf den konstanten Wert geklemmt wird.