JP5363237B2 - 光電変換回路及びそれに用いる光電変換素子 - Google Patents
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Description
図1は本発明にかかる光電変換回路100を示す。図2は第1の実施形態にかかるタイミングチャートを示す。図1に示した光電変換回路100は、たとえばマトリックス状に配列され、たとえばCMOSイメージセンサを構成するために用意されている。複数の光電変換素子PDのカソード及びアノードは第1制御ラインL1及びノードNd1に各別に接続される。第1制御ラインL1には図示しない複数の光電変換素子PDのカソードが共通に接続されている。すなわち、図1はカソードコモン方式の光電変換回路を示す。光電変換素子PDとしてはシリコン系のフォトダイオードや後述する非シリコン系のフォトダイオードを用いることができる。
図3は本発明にかかる光電変換回路300を示す。図4は第2の実施形態にかかるタイミングチャートを示す。図3に示した光電変換回路300は、たとえばマトリックス状に配列され、たとえばCMOSイメージセンサを構成するために用意されている。複数の光電変換素子PDのアノード及びカソードは第1制御ラインL10及びノードNd10に各別に接続される。第1制御ラインL10には図示しない複数の光電変換素子PDのアノードが共通に接続されている。すなわち、図3はアノードコモン方式の光電変換回路を示す。光電変換素子PDとしてはシリコン系のフォトダイオードを用いる。
図5は本発明にかかる光電変換回路及び光電変換素子を示す。光電変換回路500は、光電変換素子としてCIGS系の光電変換素子を採用している。図1に示したカソードコモン方式の光電変換回路100は、シリコン系の光電変換素子を用いたが、図5に示した光電変換回路500は非シリコン系の光電変換素子PDCを用いている点で相違する。
52 開口領域
54 N型酸化亜鉛層
56 真性酸化亜鉛層
58 硫化カドミウム層
60 CIGS層
64 ビア
65 金属電極層(モリブデン電極)
66 絶縁膜
68 回路部
100、100a、300、500 光電変換回路
C1 第1キャパシタ
C2 第2キャパシタ
D ダイオード素子
EC コモン電極層
GND 接地電位
G1、G2、G3、G4、G10、G20、G30、G40 制御電極(ゲート)
L1、L10 第1制御ライン
L2、L20 第2制御ライン
L0 電源電圧供給ライン
Nd1、Nd2、Nd10、Nd20 ノード
PD、PDC 光電変換素子(フォトダイオード)
Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr10、Tr20、Tr30、Tr40 トランジスタ
Yn4、Yn40 信号出力ライン
Claims (18)
- 直流電圧である第1制御電圧が供給される第1制御ラインと、
一端に第1固定電位が供給される第1キャパシタと、
前記第1制御ラインと前記第1キャパシタの他端との間に接続される光電変換素子とを備え、
前記光電変換素子は、
記第1制御ラインに接続されるカソードと、
前記カソードよりも低い電位が供給されるとともに前記第1キャパシタの他端に接続されるアノードとを含み、
前記第1キャパシタの他端に接続される第1電極と、第2電極と、直流電圧である第2制御電圧が供給される制御電極とを含む第1トランジスタと、
第2固定電位が供給される一端と、前記第1トランジスタの第2電極が接続される他端とを含む第2キャパシタと、
前記第2キャパシタの他端に接続される第1電極と、第3固定電位に接続される第2電極と、第2制御電圧が供給される制御電極とを含む第2トランジスタと、
前記第2キャパシタの他端と接続される制御電極と、参照電位が供給される第1電極と、第2電極とを含む第3トランジスタと、
前記第3トランジスタの第2電極と接続される第1電極と、第3制御電圧が供給される制御電極と、第2電極とを含む第4トランジスタと、
前記第4トランジスタの第2電極と接続される信号出力ラインとをさらに備え、
前記第1制御電圧の電圧値a、前記第2制御電圧の電圧値b、前記第1トランジスタのスレッショルド電圧c、及び前記第3固定電位の電圧値dはd+c≦b≦a+cを満たす光電変換装置。 - 前記第1、第3、及び第4トランジスタはPMOSFETであり、
前記第2トランジスタはNMOSFETである請求項1に記載の光電変換装置。 - 直流電圧である第4制御電圧が供給される第2制御ラインと、
ダイオード素子とをさらに備え、
前記ダイオード素子は、
前記光電変換素子のアノードと接続されるアノードと、
前記第2制御ラインに接続されるカソードとを含む請求項2に記載の光電変換装置。 - 直流電圧である第1制御電圧が供給される第1制御ラインと、
一端に第1固定電位が供給される第1キャパシタと、
前記第1制御ラインと前記第1キャパシタの他端との間に接続される光電変換素子とを備え、
前記光電変換素子は、
記第1制御ラインに接続されるアノードと、
前記アノードよりも高い電位が供給されるとともに前記第1キャパシタの他端に接続されるカソードとを含み、
前記第1キャパシタの他端に接続される第1電極と、第2電極と、直流電圧である第2制御電圧が供給される制御電極とを含む第1トランジスタと、
第2固定電位が供給される一端と、前記第1トランジスタの第2電極が接続される他端とを含む第2キャパシタと、
前記第2キャパシタの他端に接続される第1電極と、第3固定電位に接続される第2電極と、第2制御電圧が供給される制御電極とを含む第2トランジスタと、
前記第2キャパシタの他端と接続される制御電極と、電源電圧が供給される第1電極と、第2電極とを含む第3トランジスタと、
前記第3トランジスタの第2電極と接続される第1電極と、第3制御電圧が供給される制御電極と、第2電極とを含む第4トランジスタと、
前記第4トランジスタの第2電極と接続される信号出力ラインとをさらに備え、
前記第1制御電圧の電圧値a、前記第2制御電圧の電圧値b、前記第1トランジスタのスレッショルド電圧c、及び前記第3固定電位の電圧値dはd-c≦b≦a-cを満たす光電変換装置。 - 前記第1、第2、第3、及び第4トランジスタはNMOSFETであることを特徴とする請求項4に記載の光電変換装置。
- 直流電圧である第4制御電圧が供給される第2制御ラインと、
ダイオード素子とをさらに備え、
前記ダイオード素子は、
前記光電変換素子のカソードと接続されるカソードと、
前記第2制御ラインに接続されるアノードとを含む請求項5に記載の光電変換装置。 - 前記第1制御ラインに供給される第1制御電圧は前記第2制御ラインに供給される第4制御電圧よりも大きく設定される請求項3に記載の光電変換装置。
- 前記第1制御ラインに供給される第1制御電圧は前記第2制御ラインに供給される第4制御電圧よりも小さく設定される請求項6に記載の光電変換装置。
- 前記ダイオード素子のカソードに加えられる電位はそのアノードに加えられる電位よりも低くなるように前記第1制御ライン及び第2制御ラインに供給される直流電圧の大きさが設定される請求項3に記載の光電変換装置。
- 前記光電変換素子はシリコン系である請求項1又は4に記載の光電変換装置。
- 前記光電変換素子は非シリコン系である請求項1又は4に記載の光電変換装置。
- 前記光電変換素子は銅、インジウム、ガリウム、セレンからなる非シリコン系である請求項11に記載の光電変換装置。
- 前記ダイオード素子は前記光電変換素子と同一チップ上に形成される請求項3又は6に記載の光電変換装置。
- 前記ダイオード素子は、前記第1トランジスタと同じ導電型からなるトランジスタを用いている請求項13に記載の光電変換装置。
- 前記ダイオード素子は、前記第1トランジスタと同じ大きさである請求項14に記載の光電変換装置。
- 前記第1キャパシタ及び第2キャパシタの少なくとも1つは第1トランジスタの拡散容量で作り込まれる請求項1〜15のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記光電変換素子は、
一部に開口領域を有するアルミニウム遮光膜と、
N型酸化亜鉛層及び真性酸化亜鉛層を有するコモン電極層と、
硫化カドミウム層と、
CIGS層と、
金属電極層と、
絶縁層と、
ビア層とを含み、
前記金属電極層は前記ビア層を介して、前記第2制御ラインに接続され、前記コモン電極層は前記第1制御ラインに接続される請求項16に記載の光電変換装置。 - 前記第1キャパシタは前記光電変換素子又は前記第1トランジスタの寄生容量であり、前記第2キャパシタは前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタ、及び前記第3トランジスタの寄生容量である請求項1又は4に記載の光電変換装置。
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