JPH0630392B2 - One-dimensional semiconductor imaging device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一次元半導体撮像装置及びそのための一次元
半導体光センサに関し、更に詳述するならば、静電誘導
トランジスタを光センサセルとして画素セルを構成し、
これを１列に多数配列し、各画素セルの光学情報を取り
出す走査回路を集積した、一次元半導体撮像装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a one-dimensional semiconductor image pickup device and a one-dimensional semiconductor photosensor therefor. More specifically, the pixel cell is formed by using a static induction transistor as a photosensor cell. Then
The present invention relates to a one-dimensional semiconductor imaging device in which a large number of these are arranged in one column and a scanning circuit for extracting optical information of each pixel cell is integrated.
従来の技術 従来、一次元半導体撮像装置の光センサセルとしては、
様々なものが提案され、また、使用されている。その中
で、走査間隔の間に受けた光により生成するキャリアを
蓄積して光信号を出力することができる光電流蓄積型の
光センサセルが現在広く使用されている。その光電流蓄
積型の光センサセルの代表的なものに、光検出用のホト
ダイオードとスイッチ用のＭＯＳトランジスタを組合せ
たものがある。この光センサセルは、光検出をホトダイ
オードで行ない、このダイオードで検出した光信号その
ものをＭＯＳトランジスタを介して出力信号として取り
出すようになされている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical sensor cell of a one-dimensional semiconductor imaging device,
Various things have been proposed and used. Among them, a photocurrent storage type photosensor cell capable of accumulating carriers generated by light received during a scanning interval and outputting an optical signal is widely used at present. A typical photocurrent storage type photosensor cell is a combination of a photodetection photodiode and a switch MOS transistor. In this photosensor cell, photodetection is performed by a photodiode, and the optical signal itself detected by this diode is taken out as an output signal via a MOS transistor.
発明が解決しようとする問題点 光検出用のホトダイオードとスイッチ用のＭＯＳトラン
ジスタを組合せた光センサセルは、ホトダイオード自体
に増幅作用はなく、またＭＯＳトランジスタも増幅素子
としては使用していないので、出力信号レベルが小さく
感度が悪いという欠点があった。従って、かかる従来の
半導体撮像装置では感度の点から集積度を高める上に限
界がある。Problems to be Solved by the Invention In an optical sensor cell in which a photodiode for detecting light and a MOS transistor for switching are combined, the photodiode itself has no amplifying action, and the MOS transistor is not used as an amplifying element. It had the drawback of low level and poor sensitivity. Therefore, the conventional semiconductor image pickup device has a limit in increasing the degree of integration in terms of sensitivity.
また、ホトダイオードとＭＯＳトランジスタとの組合せ
では、ＭＯＳトランジスタの速度限界によりその動作速
度が制限される。Further, in the combination of the photodiode and the MOS transistor, the operating speed thereof is limited by the speed limit of the MOS transistor.
更に、同一基板に複数のホトダイオードを形成している
場合、局所的に強い入力光が照射されると各画素セルか
らの信号電流が混合する問題もあった。Further, when a plurality of photodiodes are formed on the same substrate, there is a problem that the signal currents from the respective pixel cells are mixed when a strong input light is locally emitted.
また、各光センサセルの走査により光信号を読出したあ
とも、各光センサセルに光電荷が残留し、それが次の走
査のときに読出される光信号にとってノイズとなる。そ
のため、従来の半導体撮像装置では、出力パルスを併用
することにより、新たなるリセットパルスを必要として
いた。Further, even after the optical signal is read by the scanning of each photosensor cell, the photocharge remains in each photosensor cell, which becomes noise for the photosignal read in the next scan. Therefore, in the conventional semiconductor image pickup device, a new reset pulse is required by using the output pulse together.
そこで、本発明の目的は、このような従来の欠点を改善
して、単位セル当りの出力電流が大きくとれ、また、高
速動作可能な一次元半導体光センサを提供することであ
る。Therefore, an object of the present invention is to provide a one-dimensional semiconductor photosensor which is capable of improving such conventional drawbacks, can obtain a large output current per unit cell, and can operate at high speed.
また、本発明の目的は、局所的に強い入力光が照射され
ても各画素セルからの信号電流が混合しない一次元半導
体撮像装置を提供することである。Another object of the present invention is to provide a one-dimensional semiconductor image pickup device in which signal currents from the respective pixel cells are not mixed even if locally intense input light is applied.
更に、本発明の目的は、走査パルスとして出力パルスと
リセットパルスを必要としない一次元半導体撮像装置を
提供することである。A further object of the present invention is to provide a one-dimensional semiconductor image pickup device which does not require an output pulse and a reset pulse as scanning pulses.
問題点を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、１列に配列された複数の光セン
サセルを含む一次元半導体光センサを使用して構成され
た一次元半導体撮像装置において：第１の導電型の高抵
抗半導体と、該高抵抗半導体の互いに対向する部分に装
荷され該対向する部分の間をチャネル領域とする第１お
よび第２の主電極と、該チャネル領域に接して該高抵抗
半導体の所定の領域に形成された第２導電型半導体によ
り画成されたゲート領域と、該ゲート領域上に装荷され
たコンデンサと、該ゲート領域に該コンデンサを介して
電圧を印加するゲート電極とを具備し、光励起によって
生じた電子−正孔対の一方が該ゲート領域に蓄積されて
該第１および第２主電極の間の電流を制御するように構
成された静電誘導トランジスタを個々に備える複数の光
センサセルと；一端をビデオ信号出力端に負荷抵抗を介
して接続され、他端を該光センサセルの各々の第２の主
電極に共通に接続されたビデオ電源と；を備え、 更に、該光センサセルの各々が、一端を該第１の主電極
に接続され、他端を他の光センサセルと共通に該ビデオ
信号出力端に接続され、各光センサセル毎に位相の異な
る走査信号を制御端子に受けて開閉されるスイッチを備
え、各光センサセルの該ゲート電極と次段の光センサセ
ルの該スイッチとに、走査信号として各光センサセルを
選択する信号が共通に印加されるように構成されている
ことを特徴とする一次元半導体撮像装置が提供される。Means for Solving the Problems That is, according to the present invention, in a one-dimensional semiconductor imaging device configured by using a one-dimensional semiconductor photosensor including a plurality of photosensor cells arranged in one row: a first conductive film -Type high-resistance semiconductor, first and second main electrodes which are loaded on the portions of the high-resistance semiconductor facing each other and have a channel region between the facing portions, and the high-resistance semiconductor in contact with the channel region A gate region defined by the second conductivity type semiconductor formed in a predetermined region of the capacitor, a capacitor loaded on the gate region, and a gate electrode for applying a voltage to the gate region via the capacitor. Individually comprising a static induction transistor configured to store one of the electron-hole pairs generated by photoexcitation in the gate region to control the current between the first and second main electrodes. A plurality of photosensor cells; one end of which is connected to a video signal output end via a load resistor, and the other end of which is commonly connected to a second main electrode of each of the photosensor cells; and , Each of the photosensor cells has one end connected to the first main electrode and the other end commonly connected to the video signal output end together with other photosensor cells, and scan signals having different phases are supplied to the respective photosensor cells. A control terminal is provided with a switch that is opened / closed, and a signal for selecting each photosensor cell as a scanning signal is commonly applied to the gate electrode of each photosensor cell and the switch of the photosensor cell in the next stage. A one-dimensional semiconductor image pickup device is provided.
また、本発明の他の態様に従うと、１列に配列された複
数の光センサセルを含む一次元半導体光センサを使用し
て構成された一次元半導体撮像装置において：第１の導
電型の高抵抗半導体と、該高抵抗半導体の互いに対向す
る部分に装荷され該対向する部分の間をチャネル領域と
する第１および第２の主電極と、該チャネル領域に接し
て該高抵抗半導体の所定の領域に形成された第２導電型
半導体により画成されたゲート領域と、該ゲート領域上
に装荷されたコンデンサと、該ゲート領域に該コンデン
サを介して電圧を印加するゲート電極とを具備し、光励
起によって生じた電子−正孔対の一方が該ゲート領域に
蓄積されて該第１および第２主電極の間の電流を制御す
るように構成された静電誘導トランジスタと、一端を該
第１の主電極に接続され、他端を他の光センサセルと共
通に該ビデオ信号出力端に接続され、各光センサセル毎
に位相の異なる走査信号を制御端子に受けて開閉される
スイッチとを個々に備える光センサセルと；一端をビデ
オ信号出力端に負荷抵抗を介して接続され、他端を該光
センサセルの各々の第２の主電極に共通に接続されたビ
デオ電源と；を備え、該光センサセルの各々において、
前記ゲート電極が、走査方向に隣接する光センサセルの
前記スイッチの制御端子に接続され、該ゲート電極およ
び該制御端子が同一の走査信号を受けるように構成され
ていることを特徴とする一次元半導体撮像装置が提供さ
れる。Further, according to another aspect of the present invention, in a one-dimensional semiconductor imaging device configured by using a one-dimensional semiconductor photosensor including a plurality of photosensor cells arranged in a row: a first conductivity type high resistance A semiconductor, first and second main electrodes that are loaded on opposite portions of the high-resistance semiconductor and have a channel region between the opposite portions, and a predetermined region of the high-resistance semiconductor in contact with the channel region. And a gate region defined by the second-conductivity-type semiconductor formed on the gate region, a capacitor loaded on the gate region, and a gate electrode for applying a voltage to the gate region through the capacitor. One of the electron-hole pairs generated by the electrostatic induction transistor configured to accumulate in the gate region to control the current between the first and second main electrodes, and one end of the static induction transistor. Touching the main electrode An optical sensor cell, the other end of which is connected to the video signal output terminal in common with other optical sensor cells, and each of which has a switch that opens and closes by receiving a scanning signal having a different phase for each optical sensor cell at its control terminal; A video power source having one end connected to a video signal output end via a load resistor and the other end commonly connected to a second main electrode of each of the photosensor cells;
One-dimensional semiconductor, wherein the gate electrode is connected to a control terminal of the switch of an optical sensor cell adjacent in the scanning direction, and the gate electrode and the control terminal are configured to receive the same scanning signal. An imaging device is provided.
作用 以上の本発明による一次元半導体光センサでは、光セン
サセルの光検出部をトランジスタで構成しているので、
光増幅作用が大きく、従って、各画素セルごとに大きな
出力電流が得られる。In the above-described one-dimensional semiconductor photosensor according to the present invention, since the photodetector section of the photosensor cell is composed of the transistor,
The light amplification effect is large, and thus a large output current can be obtained for each pixel cell.
また、そのトランジスタが、静電誘導トランジスタであ
るので、高速動作が可能である。Further, since the transistor is an electrostatic induction transistor, high speed operation is possible.
更に、各光センサセルをなす静電誘導トランジスタは、
ゲート領域により互いに分離されているので、局部的に
強い光が入射しても、光電流が混同することはない。Furthermore, the static induction transistor forming each photosensor cell is
Since they are separated from each other by the gate region, the photocurrent is not confused even when locally strong light is incident.
また、本発明による一次元半導体撮像装置においては、
使用している光センサセルの上記した特徴に加えて、第
１の主電極をスイッチを介してビデオ信号出力端に接続
されているので光電流が混同することはない。Further, in the one-dimensional semiconductor imaging device according to the present invention,
In addition to the features of the photosensor cell used, the photocurrent is not confused because the first main electrode is connected to the video signal output end via a switch.
そして、各光センサセルの静電誘導トランジスタのゲー
ト電極と、走査方向に隣接する光センサセルのスイッチ
の制御端子とが共通接続されて、同一の走査信号が印加
されるようになされると、各画素セルのリセットに要す
るパルスを走査回路からの出力パルスを併用することが
でき、新たなるリセットパルスを必要としない。Then, when the gate electrode of the electrostatic induction transistor of each photosensor cell and the control terminal of the switch of the photosensor cell adjacent in the scanning direction are commonly connected and the same scanning signal is applied, each pixel is The output pulse from the scanning circuit can be used together with the pulse required for cell reset, and a new reset pulse is not required.
実施例 以下、添付図面を参照して本発明による一次元半導体光
センサ及び一次元半導体撮像装置の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the one-dimensional semiconductor photosensor and the one-dimensional semiconductor imaging device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第１図は、本発明の一次元半導体センサの１実施例の１
つの光センサセルを示す断面図である。図示の光センサ
セルは、Siのｎ＋基板１を有しており、その基板１の一
方の面には、高抵抗なｎ−層（ないしは真性半導体層）
２が形成され、そのｎ−層２には、高不純物密度のｐ＋
領域からなるゲート領域３が形成されている。そのゲー
ト領域３の頂面上には、シリコン窒化物(Si3N4)膜のよ
うな絶縁膜４を介してゲート電極５が設けられている。
すなわち、ゲート領域３とゲート電極５との間にコンデ
ンサＣｊｐが形成される。FIG. 1 shows one embodiment of the one-dimensional semiconductor sensor of the present invention.
It is sectional drawing which shows two optical sensor cells. The illustrated optical sensor cell has a Si n + substrate 1, and one surface of the substrate 1 has a high resistance n − layer (or an intrinsic semiconductor layer).
2 is formed, and in the n − layer 2, p + having a high impurity density is formed.
A gate region 3 composed of a region is formed. A gate electrode 5 is provided on the top surface of the gate region 3 via an insulating film 4 such as a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film.
That is, the capacitor C jp is formed between the gate region 3 and the gate electrode 5.
そして、ゲート領域３に囲まれるように、ｎ−層２に、
高不純物密度のｎ＋領域から成るソース領域６が形成さ
れている。そのソース領域の頂面上には、ソース電極７
がオーミック接触している。それらゲート電極５及びソ
ース電極７を除くｎ−層２の表面には、シリコン酸化物
(SiO2)膜のような保護膜８が設けられている。Then, in the n − layer 2, so as to be surrounded by the gate region 3,
A source region 6 formed of an n + region having a high impurity density is formed. On the top surface of the source region, the source electrode 7
There is ohmic contact. Silicon oxide is formed on the surface of the n − layer 2 excluding the gate electrode 5 and the source electrode 7.
A protective film 8 such as a (SiO 2 ) film is provided.
一方、基板１自体はドレイン領域を構成しており、基板
１の他方の面には、全光センサセル共通にドレイン電極
９が設けられている。On the other hand, the substrate 1 itself constitutes the drain region, and the other surface of the substrate 1 is provided with the drain electrode 9 commonly to all the photosensor cells.
更に、ソース電極７は、電界効果トランジスタのような
スイッチング用トランジスタＳＳＰを介してそしてビデ
オ信号線10を介してビデオ信号出力端11に接続されてい
る。そのビデオ信号線10は、負荷抵抗ＲＬを介してビデ
オ電圧電源ＶＤの一方の端子に接続され、その他方の端
子は、ドレイン電極９に接続されている。Further, the source electrode 7 is connected to the video signal output terminal 11 via a and a video signal line 10 through the switching transistor SS P such as a field effect transistor. The video signal line 10 is connected to one terminal of the video voltage power supply V D via the load resistance R L, and the other terminal is connected to the drain electrode 9.
更に、スイッチング用トランジスタＳＳＰとゲート電極
には、ＳＳＰ用制御パルス信号φＰとリセット用制御パ
ルス信号φＰ＋１が図示しない画素選択回路から出力さ
れる。このφＰとφＰ＋１とは、φＰ＋１がφＰより１
クロック分遅れている。Further, the switching transistor SS P and the gate electrode are supplied with an S SP control pulse signal φ P and a reset control pulse signal φ P + 1 from a pixel selection circuit (not shown). For φ P and φ P + 1 , φ P + 1 is 1 from φ P.
It is behind the clock.
なお、参照番号12は、光入力を示している。Note that reference numeral 12 indicates an optical input.
静電誘電トランジスタとするためには、チャネルとなる
ｎ−領域２の不純物密度は、おおよそ１×1016cm-3以
下、ゲート、ソース及びドレイン領域の不純物密度はお
およそ１×1018cm-3以上とする。ゲート電圧が０Ｖでも
ドレイン電流が、流れないためには、拡散電位のみで、
ゲートとゲートの間及びチャネルが既に空乏化するよう
な寸法と不純物密度を選ぶ。In order to obtain an electrostatic dielectric transistor, the impurity density of the n − region 2 which becomes a channel is approximately 1 × 10 16 cm −3 or less, and the impurity density of the gate, source and drain regions is approximately 1 × 10 18 cm −3. That is all. Since the drain current does not flow even if the gate voltage is 0 V, only the diffusion potential
The size and the impurity density are selected so that the gate and the channel and the channel are already depleted.
第２図は、第１図の等価回路図である。同図において、
光入力12により静電誘電トランジスタＴＰのゲート領域
に光励起された正孔が流れ込み光信号の書き込みが行な
われる。トランジスタＳＳＰのゲートにφＰというパル
ス電圧が加わり、トランジスタＳＳＰが導通して、ビデ
オ電圧電源ＶＤが静電誘導トランジスタＴＰにかかり、
光入力12に対応して、ドレイン電流が生じ、出力端子11
より光出力信号が得られる。このときφＰ＋１は印加さ
れていない。φＰが印加されて後、１クロック分遅れて
φＰ＋１がコンデンサＣｊｐに印加され、静電誘導トラ
ンジスタＴＰのゲート領域は、リセットされ、初期状態
に戻る。かくして、光入力12の強弱によって出力端子11
の光出力は変化し、大きなダイナミックレンジが得ら
れ、光増幅率は、103と、従来のバイポーラホトトラン
ジスタよりも１桁以上高感度である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. In the figure,
The photo-excited holes flow into the gate region of the electrostatic dielectric transistor T P by the optical input 12 to write an optical signal. Applied pulse voltage of phi P to the gate of the transistor SS P, conducting transistor SS P is, video voltage source V D is applied to the static induction transistor T P,
A drain current is generated corresponding to the optical input 12, and the output terminal 11
An optical output signal can be obtained. At this time, φ P + 1 is not applied. After φ P is applied, φ P + 1 is applied to the capacitor C jp with a delay of one clock, and the gate region of the static induction transistor T P is reset and returns to the initial state. Thus, depending on the strength of the optical input 12, the output terminal 11
The optical output of the device changes, a large dynamic range is obtained, and the optical amplification factor is 10 3 , which is one or more orders of magnitude more sensitive than the conventional bipolar phototransistor.
本実施例においては、第１図の素子断面構造を有する撮
像素子を単位セルとしてライン状に配列し、個々の単位
セルが１つの独立したトランジスタとして作用し、従来
の撮像セルに比して高速且つ大出力電流の特性が得られ
る。In this embodiment, image pickup devices having the element cross-sectional structure shown in FIG. 1 are arranged in a line as unit cells, and each unit cell acts as one independent transistor, which is faster than a conventional image pickup cell. Moreover, the characteristics of a large output current can be obtained.
第３図は、本発明による一次元半導体撮像装置の実施例
である。第３図は、第１図に示した素子構造をもつ光セ
ンサセルを画素セルとして１列に多数配列された一次元
半導体撮像装置の実施例を表わす要部の電気回路図であ
る。FIG. 3 shows an embodiment of a one-dimensional semiconductor image pickup device according to the present invention. FIG. 3 is an electric circuit diagram of a main part showing an embodiment of a one-dimensional semiconductor image pickup device in which a large number of photosensor cells having the element structure shown in FIG. 1 are arranged in one row as pixel cells.
画素セル（静電誘電トランジスタ）Ｔ１〜Ｔｎの共通ド
レイン電極は、ビデオ電源ＶＤの正極に接続されてい
る。各々の画素セルから信号を読み出すために、静電誘
導トランジスタＴ１〜Ｔｎのソースに接続されたスイッ
チングトランジスタ（絶縁ゲート型電界効果トランジス
タなど）ＳＳ１〜ＳＳｎのゲートは、走査回路13の走査
パルス出力φ１〜φｎの対応する端子に接続されてい
る。そして、スイッチングトランジスタの出力端子は、
共通のビデオ信号線10に接続されている。そのビデオ信
号線10は、負荷抵抗ＲＬを介してビデオ電源ＶＤの負極
に接続されている。Common drain electrode of the pixel cell (static dielectric transistor) T 1 through T n is connected to the positive pole of the video source V D. In order to read a signal from each pixel cell, the gates of the switching transistors SS 1 to SS n connected to the sources of the static induction transistors T 1 to T n are connected to the gates of the scanning circuit 13. The scan pulse outputs φ 1 to φ n are connected to corresponding terminals. The output terminal of the switching transistor is
It is connected to a common video signal line 10. The video signal line 10 is connected to the negative electrode of the video power supply V D via the load resistance R L.
一方、静電誘電トランジスタＴ１〜Ｔｎのゲート電極す
なわちコンデンサＣｊ１〜Ｃｊｎは、走査回路13の走査
パルス出力φ２〜φｎ＋１の対応する端子に接続されて
いる。すなわち、各光センサセルの静電誘導トランジス
タのゲート電極すなわちコンデンサＣｊｉと、走査方向
に隣接する光センサセルのスイッチングトランジスタＳ
Ｓｉ＋１のゲートの制御端子とは共通接続されて、同一
の走査パルス出力φｉが印加されるようになされてい
る。On the other hand, the gate electrodes of the electrostatic dielectric transistors T 1 to T n , that is, the capacitors C j1 to C jn are connected to the corresponding terminals of the scan pulse outputs φ 2 to φ n + 1 of the scanning circuit 13. That is, the gate electrode, that is, the capacitor C ji of the electrostatic induction transistor of each photosensor cell and the switching transistor S of the photosensor cell adjacent in the scanning direction.
It is commonly connected to the control terminal of the gate of S i + 1 so that the same scan pulse output φ i is applied.
次に、上記した一次元半導体撮像装置の動作について説
明する。スイッチングトランジスタＳＳ１〜ＳＳｎが走
査回路13からの走査パルスφ１〜φｎにより順次オンさ
れると、ビデオ電圧電源ＶＤの出力電圧が、各画素セル
をなす静電誘導トランジスタのソース・ドレイン間に順
次印加され、負荷抵抗ＲＬを介して、ビデオ信号電流が
流れ、信号として読み出される。光入力があると発生し
た正孔は、静電誘導トランジスタＴ１〜Ｔｎのゲート領
域に蓄積される。ゲート領域に蓄積された電荷量が、静
電誘導トランジスタ毎で異なる場合、第１図に示すよう
に、ドレイン電極９とソース電極７の間のチャネル層２
にできるところの真のゲート点の電位が相違することか
ら、ソース・ドレイン間の実効抵抗が変化し、出力端子
11に現われるビデオ電圧が変化するものである。云いか
えれば、各セルごとの照射光量履歴に応じた出力信号を
各セル読み出しパルス印加ごとに独立して、共通のビデ
オラインを通じて得ることができるわけである。Next, the operation of the above-mentioned one-dimensional semiconductor imaging device will be described. When the switching transistors SS 1 to SS n are sequentially turned on by the scanning pulses φ 1 to φ n from the scanning circuit 13, the output voltage of the video voltage power supply V D causes the source / drain of the static induction transistor forming each pixel cell. The video signal current flows through the load resistor R L and is read as a signal. The holes generated when there is a light input are accumulated in the gate regions of the static induction transistors T 1 to T n . When the charge amount accumulated in the gate region is different for each static induction transistor, as shown in FIG. 1, the channel layer 2 between the drain electrode 9 and the source electrode 7 is formed.
Since the potential at the true gate point is different, the effective resistance between the source and drain changes and the output terminal
The video voltage appearing at 11 changes. In other words, an output signal according to the irradiation light amount history of each cell can be obtained independently for each cell read pulse application through a common video line.
第３図から明らかなように、スイッチングトランジスタ
ＳＳ１〜ＳＳｎに印加される読み出しパルスに比べ、１
クロック分遅れたパルスがコンデンサＣｊ１〜Ｃｊｎに
印加されるように配線されている。As is clear from FIG. 3, compared with the read pulse applied to the switching transistors SS 1 to SS n , 1
It is wired so that the pulse delayed by the clock is applied to the capacitors C j1 to C jn .
従って、各画素は走査回路から出力されたパルスφ１〜
φｎによって、スイッチングトランジスタＳＳ１〜ＳＳ
ｎがオンされて、出力信号が読み出され、その後、各画
素は１クロック分遅れた走査回路から出力されるφ２〜
φｎ＋１が、順次コンデンサＣｊ１〜Ｃｊｎにそれぞれ
印加され、各画素セルのゲート領域は常に、各画素セル
の信号読み出しタイミングから１クロック分遅れてリセ
ットされる。Therefore, each pixel has a pulse φ 1-
Depending on φ n , the switching transistors SS 1 to SS
n is turned on, the output signal is read out, then, phi 2 ~ each pixel output from the one clock delayed scanning circuit
φ n + 1 is sequentially applied to the capacitors C j1 to C jn , respectively, and the gate region of each pixel cell is always reset with a delay of one clock from the signal read timing of each pixel cell.
リセットされた各画素セルのゲート領域の電位は、第１
図に示されているようにコンデンサＣｊＰと、ゲート領
域３とチャネル領域２との間に形成される接合容量Ｃと
の容量分割比で決められる値に設定される。従って、コ
ンデンサＣｊＰに印加されるパルス電圧値に近づけるに
は、コンデンサＣｊＰの値を、接合容量Ｃに比べ十分大
きな値になるよう設計すれば良い。また、このようなリ
セット方式を採用することにより、各画素は光励起によ
って発生した電荷を蓄積している時間を全く等しくする
ことができる。The potential of the gate region of each pixel cell that has been reset is the first
As shown in the figure, it is set to a value determined by the capacitance division ratio of the capacitor C jP and the junction capacitance C formed between the gate region 3 and the channel region 2. Therefore, the closer to the pulse voltage applied to the capacitor C uk, the value of capacitor C uk, may be designed to be high enough compared to the junction capacitance C. Further, by adopting such a reset method, it is possible to equalize the time during which each pixel accumulates the electric charge generated by photoexcitation.
更に、リセットパルスが同じ走査回路から出力され、読
み出しパルスを兼ねていることから、余分にリセットパ
ルス発生回路を集積化する必要がなく、素子製作が容易
である。Furthermore, since the reset pulse is output from the same scanning circuit and also serves as the read pulse, it is not necessary to integrate an extra reset pulse generation circuit, and the device can be easily manufactured.
以上の実施例においては、ｎチャネルで説明したが、も
ちろんｐチャネルでもよいことは明らかである。また、
上記実施例では、すべてゲート側のｎ＋のソース領域６
側を接地し、ｎ＋基板１側にビデオ電源を印加したが、
逆にｎ＋基板１側のドレイン電極９を接地し、ｎ＋層６
にビデオ電源を印加する逆動作としてもよい。In the above embodiments, the n-channel has been described, but it is obvious that the p-channel may be used. Also,
In the above embodiment, all of the n + source regions 6 on the gate side are provided.
Side was grounded and video power was applied to the n + substrate 1 side,
On the contrary, the drain electrode 9 on the n + substrate 1 side is grounded, and the n + layer 6
The reverse operation of applying the video power source may be performed.
また、スイッチングトランジスタＳＳ１〜ＳＳｎは、電
界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、静電誘
導トランジスタなど、どれを用いても良いことも明らか
である。It is also clear that the switching transistors SS 1 to SS n may be field effect transistors, bipolar transistors, static induction transistors, or the like.
発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、静電誘導トラ
ンジスタで、各画素セルを構成し、これを１列に配列し
てラインセンサとしたものであり、画素セルの受光部が
静電誘導トランジスタ構造であるため、光増幅作用が大
きく、単位セル当りの出力も大きくとれ、装置の小型
化、簡易化、高集積化が図れ、また高速動作が可能であ
る。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, each pixel cell is composed of the static induction transistor, and the pixel cells are arranged in one row to form a line sensor. Since it has a static induction transistor structure, it has a large optical amplification effect, a large output per unit cell, a small size, simplification, high integration of the device, and high speed operation.
更に、走査回路からの出力パルスが、信号読み出しパル
スにも各画素のリセットパルスにも使用され、余分なリ
セットパルス発生回路が不必要であり、また、各画素セ
ルごとにスイッチが設けられているため、局所的に強い
入射光が生じても、ビデオ信号線上で、出力信号が混じ
ることなく、優れた一次元半導体撮像装置となる。Further, the output pulse from the scanning circuit is used for both the signal read pulse and the reset pulse of each pixel, an extra reset pulse generation circuit is unnecessary, and a switch is provided for each pixel cell. Therefore, even if strong incident light is locally generated, the output signal does not mix on the video signal line, and an excellent one-dimensional semiconductor imaging device can be obtained.
第１図は、本発明の一次元半導体撮像装置に使用する画
素セルの実施例を示す断面図、 第２図は、第１図の等価回路図、 第３図は、本発明の一次元半導体撮像装置の実施例を示
す回路平面図である。 （主な参照番号） １……ｎ＋基板、２……ｎ−層、 ３……ゲート領域、４……絶縁膜、 ５……ゲート電極、６……ソース領域、 ７……ソース電極、８……保護膜、 ９……ドレイン電極、 ＳＳｐ及びＳＳ１〜ＳＳｎ…… スイッチングトランジスタ、 12……ビデオ出力端子、13……走査回路FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a pixel cell used in a one-dimensional semiconductor imaging device of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is a one-dimensional semiconductor of the present invention. It is a circuit top view which shows the Example of an imaging device. (Main reference numbers) 1 ... n + substrate, 2 ... n - layer, 3 ... gate region, 4 ... insulating film, 5 ... gate electrode, 6 ... source region, 7 ... source electrode, 8 ... Protective film, 9 ... Drain electrode, SS p and SS 1 to SS n ... Switching transistor, 12 ... Video output terminal, 13 ... Scanning circuit
Claims (8)
む一次元半導体光センサを使用して構成された一次元半
導体撮像装置において： 第１の導電型の高抵抗半導体と、該高抵抗半導体の互い
に対向する部分に装荷され該対向する部分の間をチャネ
ル領域とする第１および第２の主電極と、該チャネル領
域に接して該高抵抗半導体の所定の領域に形成された第
２導電型半導体により画成されたゲート領域と、該ゲー
ト領域上に装荷されたコンデンサと、該ゲート領域に該
コンデンサを介して電圧を印加するゲート電極とを具備
し、光励起によって生じた電子−正孔対の一方が該ゲー
ト領域に蓄積されて該第１および第２主電極の間の電流
を制御するように構成された静電誘導トランジスタを個
々に備える複数の光センサセルと； 一端をビデオ信号出力端に負荷抵抗を介して接続され、
他端を該光センサセルの各々の第２の主電極に共通に接
続されたビデオ電源と；を備え、 更に、該光センサセルの各々が、一端を該第１の主電極
に接続され、他端を他の光センサセルと共通に該ビデオ
信号出力端に接続され、各光センサセル毎に位相の異な
る走査信号を制御端子に受けて開閉させるスイッチを備
え、 各光センサセルの該ゲート電極と次段の光センサセルの
該スイッチとに、走査信号として各光センサセルを選択
する信号が共通に印加されるように構成されていること
を特徴とする一次元半導体撮像装置。1. A one-dimensional semiconductor imaging device configured using a one-dimensional semiconductor photosensor including a plurality of photosensor cells arranged in a row: a first conductivity type high resistance semiconductor and the high resistance. First and second main electrodes which are loaded on the portions of the semiconductor facing each other and have a channel region between the facing portions, and a second main electrode which is formed in a predetermined region of the high resistance semiconductor in contact with the channel region. An electron-positive region generated by photoexcitation, comprising a gate region defined by a conductive type semiconductor, a capacitor loaded on the gate region, and a gate electrode for applying a voltage to the gate region through the capacitor. A plurality of photosensor cells, each of which comprises a static induction transistor, one of the pair of holes being stored in the gate region and configured to control the current between the first and second main electrodes; Connected to the signal output terminal through a load resistor,
A video power source having the other end commonly connected to the second main electrode of each of the photosensor cells; and each of the photosensor cells has one end connected to the first main electrode and the other end Is connected to the video signal output terminal in common with other optical sensor cells, and is provided with a switch for receiving and scanning a scanning signal having a different phase for each optical sensor cell at a control terminal, and the gate electrode of each optical sensor cell and the next stage. A one-dimensional semiconductor imaging device characterized in that a signal for selecting each photosensor cell is commonly applied as a scanning signal to the switch of the photosensor cell.
タにより構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載された一次元半導体撮像装置。2. The one-dimensional semiconductor image pickup device according to claim 1, wherein the switch is composed of a switching transistor.
面に装荷された第１導電型半導体による低抵抗半導体領
域にオーミック接触しており、 前記第１の主電極が、該半導体層にオーミック接触して
おり、 前記ゲート領域が、前記第２導電型の半導体領域で構成
されている ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に
記載された一次元半導体撮像装置。3. The first main electrode is in ohmic contact with a low resistance semiconductor region of the first conductivity type semiconductor loaded on one surface of the semiconductor layer, and the first main electrode is The one-dimensional semiconductor according to claim 1 or 2, wherein the one-dimensional semiconductor is in ohmic contact with a semiconductor layer, and the gate region is composed of the semiconductor region of the second conductivity type. Imaging device.
記ゲート電極と、該ゲート領域および該ゲート電極の間
に間挿された絶縁膜とから構成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第３項までの何れか１項
に記載された一次元半導体撮像装置。4. The capacitor according to claim 1, wherein the capacitor comprises the gate region, the gate electrode, and an insulating film interposed between the gate region and the gate electrode. The one-dimensional semiconductor imaging device described in any one of items 1 to 3.
む一次元半導体光センサを使用して構成された一次元半
導体撮像装置において： 第１の導電型の高抵抗半導体と、該高抵抗半導体の互い
に対向する部分に装荷され該対向する部分の間をチャネ
ル領域とする第１および第２の主電極と、該チャネル領
域に接して該高抵抗半導体の所定の領域に形成された第
２導電型半導体により画成されたゲート領域と、該ゲー
ト領域上に装荷されたコンデンサと、該ゲート領域に該
コンデンサを介して電圧を印加するゲート電極とを具備
し、光励起によって生じた電子−正孔対の一方が該ゲー
ト領域に蓄積されて該第１および第２主電極の間の電流
を制御するように構成された静電誘導トランジスタと、 一端を該第１の主電極に接続され、他端を他の光センサ
セルと共通に該ビデオ信号出力端に接続され、各光セン
サセル毎に位相の異なる走査信号を制御端子に受けて開
閉されるスイッチと を個々に備える光センサセルと； 一端をビデオ信号出力端に負荷抵抗を介して接続され、
他端を該光センサセルの各々の第２の主電極に共通に接
続されたビデオ電源と；を備え、 該光センサセルの各々において、前記ゲート電極が、走
査方向に隣接する光センサセルの前記スイッチの制御端
子に接続され、該ゲート電極および該制御端子が同一の
走査信号を受けるように構成されていることを特徴とす
る一次元半導体撮像装置。5. A one-dimensional semiconductor image sensor configured by using a one-dimensional semiconductor photosensor including a plurality of photosensor cells arranged in a row: a first conductivity type high resistance semiconductor and the high resistance. First and second main electrodes which are loaded on the portions of the semiconductor facing each other and have a channel region between the facing portions, and a second main electrode which is formed in a predetermined region of the high resistance semiconductor in contact with the channel region. An electron-positive region generated by photoexcitation, comprising a gate region defined by a conductive type semiconductor, a capacitor loaded on the gate region, and a gate electrode for applying a voltage to the gate region through the capacitor. One of a pair of holes is stored in the gate region and is configured to control the current between the first and second main electrodes, and has one end connected to the first main electrode, The other end An optical sensor cell, which is connected to the video signal output terminal in common with the sensor cell, and each of which has a switch that opens and closes by receiving a scanning signal having a different phase for each optical sensor cell; Connected through a resistor,
A video power source having the other end commonly connected to a second main electrode of each of the photosensor cells; and in each of the photosensor cells, the gate electrode of the switch of the photosensor cells adjacent in the scanning direction. A one-dimensional semiconductor imaging device connected to a control terminal, wherein the gate electrode and the control terminal are configured to receive the same scanning signal.
タにより構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第５項に記載された一次元半導体撮像装置。6. The one-dimensional semiconductor image pickup device according to claim 5, wherein the switch comprises a switching transistor.
面に装荷された第１導電型半導体による低抵抗半導体領
域にオーミック接触しており、 前記第１の主電極が、該半導体層にオーミック接触して
おり、 前記ゲート領域が、前記第２導電型の半導体領域で構成
されている ことを特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項に
記載された一次元半導体撮像装置。7. The first main electrode is in ohmic contact with a low resistance semiconductor region made of a first conductivity type semiconductor loaded on one surface of the semiconductor layer, and the first main electrode is The one-dimensional semiconductor according to claim 5 or 6, wherein the one-dimensional semiconductor is in ohmic contact with a semiconductor layer, and the gate region is composed of the semiconductor region of the second conductivity type. Imaging device.
記ゲート電極と、該ゲート領域および該ゲート電極の間
に間挿された絶縁膜とから構成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第５項から第７項までの何れか１項
に記載された一次元半導体撮像装置。8. The capacitor according to claim 1, wherein the capacitor comprises the gate region, the gate electrode, and an insulating film interposed between the gate region and the gate electrode. The one-dimensional semiconductor imaging device described in any one of items 5 to 7.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60296472A JPH0630392B2 (en) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | One-dimensional semiconductor imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60296472A JPH0630392B2 (en) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | One-dimensional semiconductor imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62152161A JPS62152161A (en) | 1987-07-07 |
| JPH0630392B2 true JPH0630392B2 (en) | 1994-04-20 |
Family
ID=17833993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60296472A Expired - Fee Related JPH0630392B2 (en) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | One-dimensional semiconductor imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630392B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59107569A (en) * | 1982-12-13 | 1984-06-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | One-dimensional semiconductor image pick-up device |
-
1985
- 1985-12-25 JP JP60296472A patent/JPH0630392B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62152161A (en) | 1987-07-07 |
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