JPH02161878A - 光電変換半導体装置の駆動方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光電変換半導体装置を駆動する方法に関する。

従来の技術 近年、光電変換半導体装置の応用範囲が広が９、撮像部
を光電変換半導体装置で構成したー・体型ビデオカメラ
が実用化されている。以下、従来の光電変換半導体装置
について図面を参照しながら説明する。

第２図は、光電変換半導体装置を駆動する従来例を説明
すＬｌζめの図であり、第２図ａは駆動パルス波形を示
す図、第２図すけ光電変換半導体装置の一つの光電変換
要素の断面構造を示す［ツ１である。

第２図において、φＧは光電変換要素の読み出し電極２
に印加するパルス波形、１は光電変換機能を発揮するフ
ォトダイオードのカソード領域となるＮ型領域、２は光
電変換により生成された電荷の読み出しを制御する読み
出し電極、３は読み出し電極による制御で読み出した電
荷を蓄積する蓄積部となるＮ型領域、４はＰ型半導体基
板そして６は絶縁膜であり、パルス中Ｇけ読み出し電極
２へ印加される。

以上のように構成された光電変換半導体装置に対する従
来の駆動方法について、以下に説明する。

まず、時刻ｔ１〜ｔ２の期間τ１でパルスφＧがハイレ
ベルになりフォトダイオードに蓄積されている信号電荷
がＮ型領域３に読み出される。このとき、Ｐ型半導体基
板４には時刻に関係なくローレベルと同電位の直流電圧
が印加されている。

つぎに、パルスφＧが時刻ｔ２でローレベ／Ｌ／になる
と、読み出し電極２がカットオフ状態になり、フォトダ
イオードが再び信号電荷の蓄積状態となる。以上の動作
を繰り返すことにより、蓄積型の光電変換半導体装置と
して動作する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の光電変換半導体装置では、読み出
し電極２の直下に位置するフォトダイオード部分１１、
すなわちＮ型領域１とＰ型半導体基板４の境界のＰＮ接
合部分に形成される空乏層から、界面に多数存在する界
面準位等の発生中心を通じて暗電流が発生し、この暗電
流のばらつきや高温動作時の暗電流の増大によって固定
パターンノイズが生じる問題点を有していた。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明の駆動方法は、−導
電型の第１の半導体領域とこの中に電気的に独立して作
り込まれ、光電変換領域を形成する反対導電型の第２の
半導体領域と、同第２の半導体領域に蓄積された電荷の
読み出しを制御する読み出し電極と、読み出された前記
電荷を受け取る第３の半導体領域とからなる光電変換要
素の複数個が並置された光電変換半導体装置を駆動する
にあたり、前記第１の半導体領域に印加する電圧を基準
とし、前記電荷の読み出し時に印加される電圧の極性と
は反対極性の電圧を電荷の非読み出し時に前記読み出し
電極のすべてに印加する方法である。

作　　用 逆極性の電圧が印加されることによって、界面準位が暗
電流の発生源として働きにくい状態が成立する。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は、本発明の駆動方法を説明するための図であり
、第１図ａは駆動パルス波形を示す図、第１図すは光電
変換半導体装置の一つの光電変換要素の断面構造を示す
図である。

第１図においてφＧは読み出し電極２に印加するパルス
波形でハイレベルが正、ローレベルが負の電圧、１は光
電変換のためのフォトダイオードのカソード領域となる
Ｎ型領域、２は光電変換で生成された電荷の読み出しを
制御する読み出し電極、３は読み出した電荷を蓄積する
蓄積部となるＮ型領域、４はＰ型半導体基板、そして６
は絶縁膜であり、パルスφＧは読み出し電極２へ印加さ
れる。

以上のように構成された光電変換半導体装置に対する本
発明の駆動方法について、以下に説明する。

まず、時刻ｔ１〜ｔ２の時間τ１でパルスφＧがハイレ
ベ／Ｌ／（正）になりフォトダイオードに蓄積された信
号電荷がＮ型領域３に読み出される、このときＰ型半導
体基板４には時刻に関係なく、たとえば、グランドレベ
ルと同電位の直流電圧が印加されている。つぎにパルス
φＧが時刻ｔ２でローレベル、すなわち、読み出し時と
は逆極性である負電位になり、読み出し電極２がカット
オフ状態からさらに正孔蓄積状態になる。読み出し電極
２の下が正孔蓄積状態であるため、重υ部１１において
暗電流は殆んど発生しなくなる。

以上の動作を繰り返すことにより、暗電流の極めて少な
い蓄積型の光電変換半導体装置の駆動がなされる。

以上のように本実施例によれば、読み出し電極２に印加
するパルス波形のローレベルを、負電圧印加レベルに設
定し、非読み出し時の読み出し電極のすべてをこのレベ
ルに設けることにより読み出し電極２の下から発生する
。暗電流の低減化を実現し７て１−する。

発明の効果 本発明の駆動ノｌ゛法によれば、光電変換半導体装置の
読み、出し電極に印加するパルスのローレベルの電位を
基板電位に対してｇ；　ニア）出し７時のハイレベルの
電位とは逆極性の電位とし７、非読み出し７時にすべ１
の読み出し電極をこのレベルとすることにより、暗電流
を大幅に低減することができ、固定パターンノイズが殆
んど抑圧された光電変換半導体装置を実現することがで
きる。その実用的効果は大なるものがある。

ｋお、本実施例ではＮチャンネル型の光電変換要素を例
示したが、Ｐチャンネル型光電変換要素からなる光電変
換半導体装置でも極性パルスを変えることで本発明の駆
動方法は適用可能であり、上記と同様の効果を得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の駆動方法を実現する駆動パルス波形
を示す図、第１図すは本発明の方法で駆動される光電変
換半導体装置を構成する光電変換要素の断面構造を示す
図、第２図ａは従来の駆動方法における駆動パルス波形
を示す図、第２図すは光電変換要素の断面構造を示す図
である１、φＧ・・・・・・／＜）Ｖス波形、１・・・
・・・フォトダイオード形成片のＮ型領域、２・・・・
・・読み出し電極、３・・・・・・蓄積部形成用のＮ型
領域、４・・・・・・Ｐ型半導体基板、６・・・・・・
絶縁膜、１１・・・・・・重り部。 代理人の氏名　弁理」二　粟　野　重　孝　ほか１名第
２図 第　１　図 蒔ルユー□ 群閉−一−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一導電型の第１の半導体領域と、同第１の半導体領域内
   へ電気的に独立して作り込まれ、光電変換領域を形成す
   る反対導電型の第２の半導体領域と、同第２の半導体領
   域に蓄積された電荷の読み出しを制御する読み出し電極
   と、読み出された前記電荷を受け取る第３の半導体領域
   とからなる光電変換要素の複数個が並置された光電変換
   半導体装置を駆動するにあたり、前記第１の半導体領域
   に印加する電圧を基準とし、前記電荷の読み出し時に印
   加される電圧の極性とは反対極性の電圧を電荷の非読み
   出し時に前記読み出し電極のすべてに印加することを特
   徴とする光電変換半導体装置の駆動方法。