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JPH073869B2 - Charge input circuit - Google Patents
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JPH073869B2 - Charge input circuit - Google Patents

Charge input circuit

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JPH073869B2
JPH073869B2 JP62230252A JP23025287A JPH073869B2 JP H073869 B2 JPH073869 B2 JP H073869B2 JP 62230252 A JP62230252 A JP 62230252A JP 23025287 A JP23025287 A JP 23025287A JP H073869 B2 JPH073869 B2 JP H073869B2
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effect transistor
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charge
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邦広 谷川
雄一郎 伊藤
加寿也 久保
信之 梶原
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光起電力型赤外検知素子と信号処理回路とを結合して素
子内部で信号多重化を行なうれ赤外検知素子の電荷入力
回路に関し、 注入効率を改善することを目的とし、 光起電力型赤外検知素子を電界効果トランジスタのソー
スに接続し、該電界効果トランジスタのドレインより信
号処理回路へ電荷を入力する電荷入力回路において、該
電界効果トランジスタのソース電位を利得1以下のイン
ピーダンス変換回路を介して前記光起電力型赤外検知素
子の基板電位へ帰還入力するように構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] A charge input circuit for an infrared detection element, in which a photovoltaic type infrared detection element and a signal processing circuit are combined to perform signal multiplexing inside the element, and injection efficiency is improved. In the charge input circuit, in which the photovoltaic type infrared detection element is connected to the source of the field effect transistor, and the charge is input from the drain of the field effect transistor to the signal processing circuit, the source of the field effect transistor The potential is fed back to the substrate potential of the photovoltaic infrared detecting element through an impedance conversion circuit having a gain of 1 or less.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は電荷入力回路に関し、特に光起電力型赤外検知
素子(以下、PV素子という)と信号処理回路とを結合し
て素子内部で信号多重化を行なう赤外検知素子の電荷入
力回路に関する。
The present invention relates to a charge input circuit, and more particularly to a charge input circuit for an infrared detection element that couples a photovoltaic infrared detection element (hereinafter referred to as a PV element) and a signal processing circuit to multiplex signals inside the element. .

PV素子と電荷結合素子(Charge Coupled De−vice:CC
D)等の信号処理回路とを結合して素子内部で信号多重
化を行なう赤外検知素子は、次世代の赤外センサとして
注目され、研究開発が進められている。
PV element and Charge Coupled Device (CC)
Infrared detectors that combine signal processing circuits such as D) to multiplex signals inside the device are attracting attention as next-generation infrared sensors and are being researched and developed.

この赤外検知素子において、PV素子により光電変換して
得られた電荷(光電流)は電界効果トランジスタを介し
て信号処理回路に注入されるから、その注入効率が重要
となる。
In this infrared detection element, the electric charge (photocurrent) obtained by photoelectric conversion by the PV element is injected into the signal processing circuit via the field effect transistor, so that the injection efficiency is important.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の電荷入力回路において最も一般的なものは、第9
図(A)に示す回路構成の電荷入力回路である。この電
荷入力回路はPV素子1のカソードをMOS型電界効果トラ
ンジスタ(FET)2のソース拡散層に直接接続するの
で、「直接注入型」と呼ばれている。
The most common type of conventional charge input circuit is the ninth
It is a charge input circuit having the circuit configuration shown in FIG. This charge input circuit is called a "direct injection type" because the cathode of the PV element 1 is directly connected to the source diffusion layer of the MOS field effect transistor (FET) 2.

MOS型FET2のゲートは入力端子3を介してゲート電圧Vg
が印加され、またそのドレインはCCD等の電荷を入力す
べき信号処理回路に接続されている。
The gate of the MOS type FET2 is gate voltage Vg via the input terminal 3.
Is applied, and its drain is connected to a signal processing circuit such as a CCD to which a charge is to be input.

第9図(B)は上記の直接注入型電荷入力回路の交流等
価回路を示す。同図(B)において、4はPV素子1によ
る電流源で、赤外光をPV素子1が受光することにより、
電流源4より発生出力される光電流I0は、PV素子1の内
部抵抗R0とMOS型FET2の相互コンダクタンスgmの逆数で
あるインピーダンス1/gmに夫々分割される。
FIG. 9B shows an AC equivalent circuit of the above direct injection type charge input circuit. In the same figure (B), 4 is a current source by the PV element 1, and by receiving the infrared light by the PV element 1,
Photocurrent I 0 generated output from the current source 4, are respectively divided into an impedance 1 / gm is the inverse of the mutual conductance gm of the internal resistance R 0 and the MOS type FET2 of the PV element 1.

入力インピーダンス1/gmに流れる電流I2が信号処理回路
に注入される(電荷が入力される)。ここで、この電流
I2は内部抵抗R0に流れる電流をI1とすると、次式で示さ
れる。
The current I 2 flowing through the input impedance 1 / gm is injected into the signal processing circuit (charge is input). Where this current
I 2 is given by the following equation, where I 1 is the current flowing through the internal resistance R 0 .

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の内部抵抗R0はPV素子1のバンドキャップが狭いの
で、10KΩ〜1GΩオーダーと比較的小さく、しかもその
値は受光する赤外光が長波長になり、また周囲温度が高
温になるほど著しく低下することが知られている。
[Problems to be Solved by the Invention] The internal resistance R 0 is relatively small, on the order of 10 KΩ to 1 GΩ, because the band cap of the PV element 1 is narrow, and its value is that the infrared light received has a long wavelength. Also, it is known that the higher the ambient temperature is, the lower the temperature becomes.

一方、入力インピーダンス1/gmはMOS型FET2の形状比に
通常左右されるが、通常の動作条件ではMOS型FET2の動
作領域は弱反転領域にあり、このような微小レベルの電
流に対しては形状比に殆ど依存しない。
On the other hand, the input impedance 1 / gm usually depends on the shape ratio of the MOS type FET2, but under normal operating conditions, the operating region of the MOS type FET2 is in the weak inversion region, and for such a minute level current, Almost does not depend on the shape ratio.

このため、前記した式よりわかるように、信号処理回路
に注入される電流I2はかなり小であり、この従来の電荷
入力回路は注入効率が悪く、感度が悪いという問題点が
あった。
Therefore, as can be seen from the above equation, the current I 2 injected into the signal processing circuit is considerably small, and this conventional charge input circuit has a problem that injection efficiency is poor and sensitivity is poor.

本発明は上記の点に鑑みて創作されたもので、注入効率
を改善することができる電荷入力回路を提供することを
目的とする。
The present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to provide a charge input circuit that can improve injection efficiency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は特許請求の範囲第1項記載の本発明の原理構成
図を示す。第1図(A)中、第9図(A)と同一構成部
分には同一符号を付してある。第1図(A)において、
電界効果トランジスタ2aのソース電位Vsは、利得Aが、
1以下のインピーダンス変換回路5を介して前記PV素子
1の基板電位へ帰還入力される。
FIG. 1 shows a principle block diagram of the present invention described in claim 1. In FIG. 1A, the same components as those in FIG. 9A are designated by the same reference numerals. In FIG. 1 (A),
The source potential Vs of the field effect transistor 2a has a gain A of
It is fed back to the substrate potential of the PV element 1 through the impedance conversion circuit 5 of 1 or less.

第2図は特許請求の範囲第2項記載の本発明の原理構成
図を示す。同図中、第1図(A)と同一構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 2 shows a principle block diagram of the present invention as set forth in claim 2. In the figure, the same components as those in FIG. 1A are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第2図において、本発明はFET2のソース電位Vsをインピ
ーダンス変換回路5を介してPV素子1の基板電位へ帰還
入力する帰還路中に、低域フィルタ7を設けたものであ
る。
In FIG. 2, the present invention provides a low-pass filter 7 in the feedback path for feeding back the source potential Vs of the FET 2 to the substrate potential of the PV element 1 via the impedance conversion circuit 5.

〔作用〕[Action]

第1図(A)に示す本発明回路の交流等価回路は第1図
(B)に示す如くになる。同図(B)中、第9図(B)
と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。第1図(B)において、6はFET2aのソース電位Vs
をPV素子1の基板電位に正帰還入力することにより得ら
れる電圧源で、その出力電圧はインピーダンス変換回路
5の利得をAとすると、AVsとなる。
The AC equivalent circuit of the circuit of the present invention shown in FIG. 1 (A) is as shown in FIG. 1 (B). FIG. 9 (B) in FIG. 9 (B)
The same components as in FIG. In FIG. 1 (B), 6 is the source potential Vs of the FET 2a.
Is a voltage source obtained by inputting positive feedback to the substrate potential of the PV element 1, and its output voltage is AVs when the gain of the impedance conversion circuit 5 is A.

第1図(B)において、次式が成立する。In FIG. 1 (B), the following equation holds.

I0=I1+I2 (2) Vs=I2/gm (3) Vs=R0・I1+A・Vs (4) これら(2)〜(4)式からI0,I2について解くと となり、従来の第9図(A)に示す回路(1)式の注入
電流I2と比較すると、R0が1/(1−A)倍に改善される
ことがわかる。
I 0 = I 1 + I 2 (2) Vs = I 2 / gm (3) Vs = R 0 · I 1 + A · Vs (4) Solving for I 0 and I 2 from these equations (2) to (4) Therefore, it is understood that R 0 is improved by 1 / (1-A) times as compared with the injection current I 2 of the circuit (1) shown in FIG. 9 (A) of the related art.

Aは1以下であり、例えばA=1とすると、I2=I0,I1
=0となり、最大の注入効率が得られる。
A is 1 or less. For example, if A = 1, then I 2 = I 0 , I 1
= 0, and the maximum injection efficiency is obtained.

このように第1図(A)に示す本発明回路では、トラン
ジスタ2aのソース電位VsをPV素子1の基板電位に帰還す
ることにより、動作点を入力光電流I0に応じて変化さ
せ、一定動作点での動作を可能にしている。
As described above, in the circuit of the present invention shown in FIG. 1 (A), the source potential Vs of the transistor 2a is fed back to the substrate potential of the PV element 1 to change the operating point according to the input photocurrent I 0 and keep it constant. It enables operation at the operating point.

次に第2図に示す本発明回路は、低域フィルタ7により
高周波領域での帰還利得を低下させ、これによって、高
周波成分の注入効率を低下させ、S/N比の改善を図るも
のである。
Next, the circuit of the present invention shown in FIG. 2 reduces the feedback gain in the high frequency region by the low pass filter 7, thereby reducing the injection efficiency of the high frequency component and improving the S / N ratio. .

すなわち、第1図(A)に示す本発明回路は、理想的な
PV素子1の支配的雑音である白色雑音に対しても効率良
く注入されることになる。このため、感度は改善され、
外部雑音に対してはS/N比は改善されるがPV素子1のS/N
比の改善には寄与しない。
That is, the circuit of the present invention shown in FIG.
The white noise, which is the dominant noise of the PV element 1, is also efficiently injected. Therefore, the sensitivity is improved,
S / N ratio is improved against external noise, but S / N of PV element 1
It does not contribute to the improvement of the ratio.

白色雑音は信号処理回路内の例えば水平転送レジスタで
の多重化に際して折返し効果により加算されて増大する
ので、水平転送レジスタの出力影像信号のS/N比を著し
く劣化させてしまう。
White noise is added and increased due to the aliasing effect during multiplexing in, for example, the horizontal transfer register in the signal processing circuit, and thus the S / N ratio of the image signal output from the horizontal transfer register is significantly deteriorated.

そこで、第2図に示す本発明では低域フィルタ7により
高周波成分の注入効率を低下させるものである。
Therefore, in the present invention shown in FIG. 2, the low-pass filter 7 reduces the injection efficiency of high-frequency components.

第2図における注入電流I2は次式で表わされる。The injection current I 2 in FIG. 2 is expressed by the following equation.

長波長の赤外光を受光するPV素子又は高温動作時には、
内部抵抗R0は極めて低下するので、gm・R01となり得
る。そこで、A=0.9とすると、gm・R0=1として
(6)式のI0の係数で示される注入効率ηは低域フィル
タ7の通過周波数領域では91%となる。
When operating a PV element that receives long-wavelength infrared light or at high temperature,
The internal resistance R 0 is extremely low and can be gm · R 0 1. Therefore, assuming that A = 0.9, the injection efficiency η shown by the coefficient of I 0 in the equation (6) is 91% in the pass frequency region of the low pass filter 7 when gm · R 0 = 1.

これに対し、低域フィルタ7により阻止される高周波領
域では実質的にA0と見做せることから、上記の注入
効率ηは50%となる。このため、低域フィルタ7のカッ
トオフ周波数(コーナー周波数)を、入力信号を通過さ
せる値に選定することにより、高周波の白色雑音を約1/
2に抑圧することができる。
On the other hand, in the high frequency region blocked by the low-pass filter 7, it can be regarded as A0 substantially, so that the injection efficiency η is 50%. Therefore, by selecting the cutoff frequency (corner frequency) of the low-pass filter 7 as a value that allows the input signal to pass, high-frequency white noise is reduced to about 1 /.
Can be suppressed to 2.

〔実施例〕〔Example〕

第3図は第1図に示す発明に対応する本発明の第1実施
例の回路図を示す。同図中、第1図と同一構成部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。第3図におい
て、10は前記インピーダンス変換回路5を構成するMOS
型FETで、そのゲートはMOS型FET2のソース及びPV素子1
のカソードに夫々接続されている。
FIG. 3 shows a circuit diagram of a first embodiment of the present invention corresponding to the invention shown in FIG. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 3, 10 is a MOS which constitutes the impedance conversion circuit 5.
Type FET, whose gate is the source of MOS type FET2 and PV element 1
Respectively connected to the cathodes of.

また、11はMOS型FET10の負荷となるMOS型FET10で、その
ドレインはMOS型FET10のソースとPV素子1の共通接続点
に接続されている。
Further, 11 is a MOS type FET 10 which is a load of the MOS type FET 10, and its drain is connected to a common connection point between the source of the MOS type FET 10 and the PV element 1.

この本発明の第1実施例の構造断面図を第4図に示す。
同図中、1はPV素子であり、InSb(インジウム・アンチ
モン)、PbSnTe(テルル化鉛スズ)、HgCdTe(テルル化
水銀カドミウム)などのP型基板12に形成されたn+拡散
層13及びそれらの上に形成されたSiO2(シリコン酸化
膜)、或はZnS(硫化亜鉛膜)などの絶縁薄膜14で構成
されている。
A structural sectional view of the first embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the figure, 1 is a PV element, which is an n + diffusion layer 13 formed on a P-type substrate 12 such as InSb (indium antimony), PbSnTe (lead tin telluride), HgCdTe (mercury cadmium telluride), and the like. It is composed of an insulating thin film 14 such as SiO 2 (silicon oxide film) or ZnS (zinc sulfide film) formed on the above.

一方、n形のシリコン(Si)基板15上には2つのPウェ
ル16及び17が形成され、更にPウェル16内にはn+拡散層
18,19及び20が形成されている。また、もう一つのPウ
ェル17内にはn+拡散層21が形成されており、このn+拡散
層21は前記MOS型FET2のソース領域を構成し、またPウ
ェル17と共に入力ダイオードも構成している。
On the other hand, two P wells 16 and 17 are formed on the n-type silicon (Si) substrate 15, and an n + diffusion layer is formed in the P well 16.
18, 19 and 20 are formed. An n + diffusion layer 21 is formed in the other P well 17, and this n + diffusion layer 21 constitutes the source region of the MOS type FET 2 and also constitutes an input diode together with the P well 17. ing.

以上の各領域が形成されたn形Si基板15上には、公知の
手段によりSiO2よりなる酸化膜22が被覆形成され、更に
その上に多結晶シリコン等のゲート電極23,24,入力ゲー
ト電極25,蓄積ゲート26,CCDの一部を構成する電極27な
どが形成される。
An oxide film 22 made of SiO 2 is formed on the n-type Si substrate 15 in which the above regions are formed by a known method, and gate electrodes 23 and 24 of polycrystalline silicon or the like and an input gate are further formed thereon. An electrode 25, a storage gate 26, an electrode 27 forming a part of the CCD, and the like are formed.

前記したFET2aに相当するMOS型FET2のドレインは、蓄積
ゲート26直下のPウェル17の領域に相当し、ゲートは入
力ゲート電極25に相当する。また、MOS型FET10のドレイ
ンに相当するのがn+拡散層18であり、またMOS型FET10の
ソース及びMOS型FET11のドレインは常に同電位であるの
で、いずれもn+拡散層19で共用する構成とされている。
更にMOS型FET11のソースに相当するのがn+拡散層20であ
る。
The drain of the MOS type FET 2 corresponding to the above-mentioned FET 2a corresponds to the region of the P well 17 immediately below the storage gate 26, and the gate corresponds to the input gate electrode 25. Further, the n + diffusion layer 18 corresponds to the drain of the MOS type FET 10, and since the source of the MOS type FET 10 and the drain of the MOS type FET 11 are always at the same potential, both are shared by the n + diffusion layer 19. It is configured.
Further, the n + diffusion layer 20 corresponds to the source of the MOS type FET 11.

かかる構成において、PV素子1により受光された赤外光
により生じた光電流はn+拡散層13よりn+拡散層21に供給
され、更に入力ゲート電極25直下のPウェル17の領域を
通して蓄積ゲート26直下のPウェル17の領域のポテンシ
ャルの井戸に信号電荷として蓄積される。ここでn+拡散
層21、ゲート電極25及び26直下のポテンシャルの井戸は
実質的にMOS型FET2を構成している。この信号電荷はそ
の後CCDへ転送される。
In such a configuration, the photocurrent generated by the infrared light received by the PV element 1 is supplied from the n + diffusion layer 13 to the n + diffusion layer 21, and further passes through the region of the P well 17 directly below the input gate electrode 25 to form the storage gate. The signal charge is accumulated in the potential well in the region of the P well 17 immediately below 26. Here, the n + diffusion layer 21, and the potential well immediately below the gate electrodes 25 and 26 substantially form the MOS type FET 2. This signal charge is then transferred to the CCD.

n+拡散層21におけるソース電位Vsはゲート電極23,n+
散層19及び接続線28を介してPV素子1のP形基板12に帰
還入力される。これにより、本実施例の注入効率は従来
回路に比し改善される(例えば、第3図のMOS型FET10及
び11はソースホロワを構成し、その利得Aは0.9程度で
あるから、(5)式からわかるように、R0が10倍以上改
善される。)。
The source potential Vs in the n + diffusion layer 21 is fed back to the P-type substrate 12 of the PV element 1 via the gate electrode 23, the n + diffusion layer 19 and the connection line 28. As a result, the injection efficiency of this embodiment is improved as compared with the conventional circuit (for example, the MOS type FETs 10 and 11 in FIG. 3 constitute a source follower, and the gain A thereof is about 0.9. As you can see, R 0 is improved more than 10 times.)

このことにつき第5図と共に更に詳細に説明する。PV素
子1に検出すべき対象からの赤外光が入射していない場
合は、前記ソース電位VsとPV素子電流とは第5図にIで
示す如き特性を示す。このとき検出すべき対象がなくて
も、背景光などにより第5図中、IBで示す直流電流が生
じている。
This will be described in more detail with reference to FIG. When the infrared light from the object to be detected is not incident on the PV element 1, the source potential Vs and the PV element current have characteristics as shown by I in FIG. At this time, even if there is no target to be detected, a direct current indicated by I B in FIG. 5 is generated due to background light or the like.

一方、入力ゲート電圧Vgを所定の一定値としたときのMO
S型FET2の入力ソース電圧Vs対出力電流特性は第5図にI
Iで示す如くになり、曲線Iとの交点Aが、検出すべき
対象が無いときの動作点ということになる。
On the other hand, when the input gate voltage Vg is set to a predetermined constant value, MO
The input source voltage Vs vs. output current characteristic of S-type FET2 is shown in Fig.
As shown by I, the intersection A with the curve I is the operating point when there is no target to be detected.

次にPV素子1に検出すべき対象からの赤外光が入射され
た場合、従来の電荷入射回路においては、ソース電圧Vs
対PV素子電流特性は第5図に実線IIIで示す如く、前記
交流電流I0だけ実線Iに対して平行移動した特性とな
る。このため、このときの動作点は第5図にBで示す如
く、光入力が無いときの動作点に比し、注入電流が前記
したI2だけ増加した位置となる。
Next, when infrared light from the target to be detected is incident on the PV element 1, in the conventional charge injection circuit, the source voltage Vs
As shown by the solid line III in FIG. 5, the current characteristic with respect to the PV element is a characteristic obtained by moving the AC current I 0 in parallel with the solid line I. Therefore, as shown by B in FIG. 5, the operating point at this time is at a position where the injection current is increased by I 2 as compared with the operating point when there is no light input.

これに対し、本実施例ではPV素子1に検出すべき対象か
らの赤外光が入射された場合のソース電圧対PV素子電流
特性は、第5図に一点鎖線IVで示す如く、ソース電位Vs
が従来回路に比し減少し、PV素子1の基板電位も或る利
得で小さい方へ移動したものとなるから、本実施例にお
ける動作点はCで示す如くになり、このときの注入電流
は光入力が無いときと比べI0(>I2)と大きくなる。従
って、本実施例によれば、従来に比べ注入効率が向上す
ることがわかる。
On the other hand, in this embodiment, when the infrared light from the object to be detected is incident on the PV element 1, the source voltage vs. PV element current characteristic is as shown by the alternate long and short dash line IV in FIG.
Is smaller than that in the conventional circuit, and the substrate potential of the PV element 1 is also moved to a smaller one with a certain gain. Therefore, the operating point in this embodiment is as shown by C, and the injection current at this time is I 0 (> I 2 ) is larger than when there is no light input. Therefore, according to this example, it is understood that the injection efficiency is improved as compared with the conventional case.

次に本発明の他の実施例につき説明する。第6図は第2
図に示す発明に対応する本発明の第2実施例の回路図を
示す。同図中、第3図と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. Figure 6 is second
The circuit diagram of 2nd Example of this invention corresponding to the invention shown in the figure is shown. In the figure, the same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第6図において、コンデンサC1は一端がPV素子1の基板
(アノード)に接続され、他端が接地されている。これ
により、このコンデンサC1とソースホロワのMOS型FET10
のインピーダンス及びMOS型FET11のインピーダンスとに
より、MOS型FET10のソースより取り出された電圧に対し
て第7図に示す如き周波数特性を付与する低域フィルタ
7を構成する。
In FIG. 6, the capacitor C 1 has one end connected to the substrate (anode) of the PV element 1 and the other end grounded. As a result, this capacitor C 1 and the source follower MOS type FET 10
7 and the impedance of the MOS-type FET 11 constitute a low-pass filter 7 which imparts a frequency characteristic as shown in FIG. 7 to the voltage extracted from the source of the MOS-type FET 10.

第8図は第6図に示す実施例に更に抵抗R1を追加した本
発明の第3実施例の回路図を示す。同図中、R1は抵抗
で、その一端はFET10のソースとFET11のドレインに接続
され、その他端はコンデンサC1及びPV素子の基板に夫々
接続されている。この抵抗R1は低域フィルタ7の周波数
特性を規定するための抵抗である。低域フィルタ特性は
第6図のように抵抗R1を入れなくても実現できるが、R1
を入れた方がコンデンサC1の端子電圧が安定になる。
FIG. 8 shows a circuit diagram of a third embodiment of the present invention in which a resistor R 1 is further added to the embodiment shown in FIG. In the figure, R 1 is a resistor, one end of which is connected to the source of the FET 10 and the drain of the FET 11, and the other end of which is connected to the capacitor C 1 and the substrate of the PV element, respectively. The resistor R 1 is a resistor for defining the frequency characteristic of the low pass filter 7. The low-pass filter characteristic can be realized without the resistor R 1 as shown in Fig. 6, but R 1
The capacitor C 1 terminal voltage will be more stable if the capacitor is inserted.

本実施例によれば、第2実施例と同様に、低域フィルタ
特性を付与してからソース電位VsをPV素子1の基板電位
に帰還入力しているので、PV素子1の支配的雑音である
白色雑音の高周波成分の注入効率を低下することがで
き、これによりS/N比を改善することができる。
According to this embodiment, as in the second embodiment, since the source potential Vs is fed back to the substrate potential of the PV element 1 after the low-pass filter characteristic is given, the dominant noise of the PV element 1 is reduced. It is possible to reduce the injection efficiency of the high frequency component of a certain white noise, and thereby improve the S / N ratio.

なお、インピーダンス変換回路5としてはソースホロワ
に限らず、エミッタホロワを用いてもよく、また低域フ
ィルタ7としては回路設計時の各種定数の決定によって
高域での周波数特性を低下させてもよく、更には演算増
幅器に低域フィルタ特性をもたせることにより、インピ
ーダンス変換回路5と低域フィルタ7とをまとめた構成
とすることもできる。
The impedance conversion circuit 5 is not limited to a source follower, and an emitter follower may be used, and the low pass filter 7 may reduce frequency characteristics in a high band by determining various constants at the time of circuit design. The impedance conversion circuit 5 and the low-pass filter 7 can be integrated by making the operational amplifier have a low-pass filter characteristic.

また、上記第2,第3実施例においても、第1実施例と同
様にMOS型FET2、インピーダンス変換回路5、信号処理
回路及び低域フィルタ7等は、同一基板上に形成するこ
とができる。
Further, also in the second and third embodiments, the MOS type FET 2, the impedance conversion circuit 5, the signal processing circuit, the low-pass filter 7 and the like can be formed on the same substrate as in the first embodiment.

さらに、本実施例ではMOS型FET2を用いて説明したが、
もちろん接合型FETなどでも同様の効果がある。
Furthermore, in the present embodiment, the description has been given using the MOS type FET2,
Of course, a junction type FET or the like has the same effect.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述の如く、本発明によれば、ソース電位をPV素子の基
板電位に帰還することにより、動作点を入力光電流に応
じて変化させるようにしたので、PV素子の内部抵抗を10
倍以上改善したのと同じ注入効率の改善効果を得ること
ができ、特に長波長の赤外光を検出するPV素子、高温下
で動作するPV素子に適用して極めて有効であり、また前
記PV素子の基板への正帰還路中に低域フィルタを設けて
白色雑音の高周波成分の注入効率を低下するようにした
ので、PV素子のS/N比を改善することができ、特にPV素
子が複数個規則的に設けられ、それらの電荷が並列に入
力されて直列に時系列的に出力するためのCCD等からな
る信号処理回路での多重化時に際しては、折り返し雑音
の低減に効果的である等の数々の特長を有するものであ
る。
As described above, according to the present invention, since the source potential is fed back to the substrate potential of the PV element, the operating point is changed according to the input photocurrent.
It is possible to obtain the same effect of improving the injection efficiency that is improved by more than double, and it is extremely effective especially when applied to PV elements that detect long-wavelength infrared light and PV elements that operate at high temperatures. Since the low-pass filter is provided in the positive feedback path to the substrate of the device to reduce the injection efficiency of the high frequency component of white noise, it is possible to improve the S / N ratio of the PV device. It is effective in reducing aliasing noise when multiplexing in a signal processing circuit that consists of a CCD, etc., in which a plurality of them are regularly provided, and those charges are input in parallel and output in series in time series. It has many features such as certain features.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の原理構成を示す図、 第2図は本発明の他の原理構成を示す図、 第3図は本発明の第1実施例の回路図 第4図は本発明の第1実施例の構造断面図、 第5図は注入効率を模式的に示す電圧−電流特性図、 第6図は本発明の第2実施例の回路図 第7図は第6図のフィルタ特性の一例を示す図、 第8図は本発明の第3実施例の回路図、 第9図は従来の電荷入力回路の一例の回路図を示す。 図中において、 1は光起電力型赤外検知素子(PV素子)、2,10,11はMOS
型電界効果トランジスタ(FET)、2aは電界効果トラン
ジスタ(FET)、4は電流源、5はインピーダンス変換
回路、6は電圧源、7は低域フィルタ、C1はコンデン
サ、R1は抵抗を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a principle configuration of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing another principle configuration of the present invention, FIG. 3 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing the present invention. 1 is a structural sectional view of an embodiment, FIG. 5 is a voltage-current characteristic diagram schematically showing injection efficiency, FIG. 6 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a filter characteristic of FIG. FIG. 8 shows an example, FIG. 8 shows a circuit diagram of a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a circuit diagram of an example of a conventional charge input circuit. In the figure, 1 is a photovoltaic infrared detection element (PV element), and 2, 10 and 11 are MOS
Type field effect transistor (FET), 2a is a field effect transistor (FET), 4 is a current source, 5 is an impedance conversion circuit, 6 is a voltage source, 7 is a low-pass filter, C 1 is a capacitor, and R 1 is a resistor. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 加寿也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 梶原 信之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Kajuya Kubo 1015, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor, Nobuyuki Kajiwara, 1015, Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光起電力型赤外検知素子(1)を電界効果
トランジスタ(2a)のソースに接続し、該電界効果トラ
ンジスタ(2a)のドレインより信号処理回路へ電荷を入
力する電荷入力回路において、 該電界効果トランジスタ(2a)のソース電位を利得1以
下のインピーダンス変換回路(5)を介して前記光起電
力型赤外検知素子(1)の基板電位へ帰還入力すること
を特徴とする電荷入力回路。
1. A charge input circuit for connecting a photovoltaic infrared detection element (1) to a source of a field effect transistor (2a) and inputting a charge from a drain of the field effect transistor (2a) to a signal processing circuit. The source potential of the field effect transistor (2a) is fed back to the substrate potential of the photovoltaic infrared detection element (1) through an impedance conversion circuit (5) having a gain of 1 or less. Charge input circuit.
【請求項2】上記電界効果トランジスタ(2a)、信号処
理回路及びインピーダンス変換回路(5)が同一基板に
形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の電荷入力回路。
2. The charge input circuit according to claim 1, wherein the field effect transistor (2a), the signal processing circuit and the impedance conversion circuit (5) are formed on the same substrate.
【請求項3】光起電力型赤外検知素子(1)を電界効果
トランジスタ(2a)のソースに接続し、該電界効果トラ
ンジスタ(2a)のドレインより信号処理回路へ電荷を入
力する電荷入力回路において、 該電界効果トランジスタ(2a)のソース電位を利得1以
下のインピーダンス変換回路(5)を介して前記光起電
力型赤外検知素子(1)の基板電位へ帰還入力すると共
に、該帰還路中に低域フィルタ(7)を設けたことを特
徴とする電荷入力回路。
3. A charge input circuit for connecting a photovoltaic infrared detecting element (1) to a source of a field effect transistor (2a) and inputting a charge from a drain of the field effect transistor (2a) to a signal processing circuit. At the same time, the source potential of the field effect transistor (2a) is fed back to the substrate potential of the photovoltaic infrared detection element (1) through an impedance conversion circuit (5) having a gain of 1 or less, and the feedback path is A charge input circuit having a low-pass filter (7) provided therein.
【請求項4】上記電界効果トランジスタ(2a)、信号処
理回路、インピーダンス変換回路(5)及び低域フィル
タ(7)が同一基板に形成されてなることを特徴とする
特許請求の範囲第3項記載の電荷入力回路。
4. The field effect transistor (2a), the signal processing circuit, the impedance conversion circuit (5), and the low-pass filter (7) are formed on the same substrate. The charge input circuit described.
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