JPS58103172A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPS58103172A JPS58103172A JP56202850A JP20285081A JPS58103172A JP S58103172 A JPS58103172 A JP S58103172A JP 56202850 A JP56202850 A JP 56202850A JP 20285081 A JP20285081 A JP 20285081A JP S58103172 A JPS58103172 A JP S58103172A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 241000981595 Zoysia japonica Species 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
- G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
- G11C19/285—Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
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-
- H01L29/76883—
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明Fim荷転退転送装置するものであル、特にその
高速駆動に関するものである0 電荷転送装置は、第1図に示すように、半導体基板1の
表面上に酸化1112を介して連続して配設され九複数
の電荷転送電極4.5.6に、転送用電圧としてり四ツ
クyj1−1m −y3sを加えることによシ、これら
転送電極4.5.6下に形成される電荷転送チャネルを
用いて電荷の転送を行なうものである。転送された電荷
は出力ゲート7を介して電荷検出用拡散層9に転送され
、こζから出力用N08ト2ンジスタ11のゲートに加
えられ、負荷抵抗12に得られる電圧を出力としてsr
出す。
高速駆動に関するものである0 電荷転送装置は、第1図に示すように、半導体基板1の
表面上に酸化1112を介して連続して配設され九複数
の電荷転送電極4.5.6に、転送用電圧としてり四ツ
クyj1−1m −y3sを加えることによシ、これら
転送電極4.5.6下に形成される電荷転送チャネルを
用いて電荷の転送を行なうものである。転送された電荷
は出力ゲート7を介して電荷検出用拡散層9に転送され
、こζから出力用N08ト2ンジスタ11のゲートに加
えられ、負荷抵抗12に得られる電圧を出力としてsr
出す。
出力動作以外で祉ゲート8に加わるリセットパルスfi
lでドレイン拡散領域lOに電荷が送られ消滅する。な
お、以後の説明においては、説明を簡単にするために表
面チャネル形電荷結合装置を用いた揚台について行ない
、基板はP型半導体とし、転送されるキャリアは電子と
する〇 第1Eに示すような電荷転送装置において、駆動ドライ
バー16から見たとζろの勢価回路は兎2図のようにな
る。ここで(’l @ C@ * c、は各々の電荷転
送用電極の基板に対する答量七あ九〇1−2CI−1,
Cl−1は各々の電荷転送用電極の電極間容量であp%
CLI。CLl、CLsは各クロックラインの配線容量
である。
lでドレイン拡散領域lOに電荷が送られ消滅する。な
お、以後の説明においては、説明を簡単にするために表
面チャネル形電荷結合装置を用いた揚台について行ない
、基板はP型半導体とし、転送されるキャリアは電子と
する〇 第1Eに示すような電荷転送装置において、駆動ドライ
バー16から見たとζろの勢価回路は兎2図のようにな
る。ここで(’l @ C@ * c、は各々の電荷転
送用電極の基板に対する答量七あ九〇1−2CI−1,
Cl−1は各々の電荷転送用電極の電極間容量であp%
CLI。CLl、CLsは各クロックラインの配線容量
である。
一方、Rφ1.Rφ寓、Rφ魯は転送電極4.5.6の
ゲート酸化層、および各々の転送電極間の絶縁膜の静電
llt壊に対する保匪のために挿入され九ものであるO ところが、これら容量c1〜c、 、 Cs−3,J:
s−s、CI、1〜Cいと抵抗8φ1.4φ3の存在に
よp1以下に述べる理由よ)、電荷転送装置の最高駆動
周波数が制御される。すなわち、いま84図に示すよう
に、!ID端子に方形波入力を加えても、実際ρ1ゲー
トに加わる電圧Vφ、は第4図のようになってしまう。
ゲート酸化層、および各々の転送電極間の絶縁膜の静電
llt壊に対する保匪のために挿入され九ものであるO ところが、これら容量c1〜c、 、 Cs−3,J:
s−s、CI、1〜Cいと抵抗8φ1.4φ3の存在に
よp1以下に述べる理由よ)、電荷転送装置の最高駆動
周波数が制御される。すなわち、いま84図に示すよう
に、!ID端子に方形波入力を加えても、実際ρ1ゲー
トに加わる電圧Vφ、は第4図のようになってしまう。
この為ゲートに加わる電圧Vφ、の波形なまりは、fB
tゲート下のポテンシャル井戸のポテンシャル変化速度
を低下せしめ、1回の電荷転送にかかる時間の増加をひ
き起ζす。この増加は特に、出力部でのスピード低下を
ひき起こす。
tゲート下のポテンシャル井戸のポテンシャル変化速度
を低下せしめ、1回の電荷転送にかかる時間の増加をひ
き起ζす。この増加は特に、出力部でのスピード低下を
ひき起こす。
第4図のタイミングチャートに示すように、時刻−にお
いて戸RI/c“高ルベルを加え、M2Sト〉ンジスタ
Trsを6導通1させ、MO8)ランジスタTrlのソ
ース電位vltBJ08)2ンジスタTrsのドレイン
電位VODと同電位に設定する。時刻tl K I R
は”低1 レベルとし、M08トランジスタTrtのソ
ースである拡散層9はフローティング状態となる。この
状態後、時刻*t e i’a + ’4と迩むKつれ
、電極Cのゲート下のポテンシャル井戸を浅くしていき
、このポテンシャル井戸に蓄積されていたキャリアを一
定電圧Vooが加えられている出力ゲート電極7の下の
チャネルを通し、褌ノ8トランジスタTriのソース拡
散層9に流入させる。
いて戸RI/c“高ルベルを加え、M2Sト〉ンジスタ
Trsを6導通1させ、MO8)ランジスタTrlのソ
ース電位vltBJ08)2ンジスタTrsのドレイン
電位VODと同電位に設定する。時刻tl K I R
は”低1 レベルとし、M08トランジスタTrtのソ
ースである拡散層9はフローティング状態となる。この
状態後、時刻*t e i’a + ’4と迩むKつれ
、電極Cのゲート下のポテンシャル井戸を浅くしていき
、このポテンシャル井戸に蓄積されていたキャリアを一
定電圧Vooが加えられている出力ゲート電極7の下の
チャネルを通し、褌ノ8トランジスタTriのソース拡
散層9に流入させる。
この流入キャリアによるソース拡散層9の電位変化をM
08トランジスタ11と抵抗12よ)成るソースフォロ
ワ−回路に加えることにより、出力信号は■swt
端子によp取り出される。
08トランジスタ11と抵抗12よ)成るソースフォロ
ワ−回路に加えることにより、出力信号は■swt
端子によp取り出される。
このような出力回路動作よりわかるように、ρ1ゲート
電位変化速度の低下は、り、ゲート下のポテンシャル井
戸の変化速度の低下と等価でめ夛、このことは拡散層9
に信号電荷の流入にかかる時間の増加につながる。すな
わち、第4図におけるTDIの増加をひき起こす。いま
525Rの周期が一定であるとすれば、TDlの増加に
よp%信号電圧保持時間HT1の減少が起きるOそのた
め、電荷転送装置の躯動胸波数を上げ、戸、の周期を短
かくした場合、TDlの期間が完了し終わらないうちに
次qへパルスが入ることが起きる。これは信号電荷が拡
散層9に流し終わらないうちに、拡散層9の電位をリセ
ットすることと岡じであシ、正しい信号出力が■・mt
m子にはでてこない、すなわち、TDlの増加によf
i)iTl=0になった時点が、この電荷転送装置の最
高駆動周波数ということになる。
電位変化速度の低下は、り、ゲート下のポテンシャル井
戸の変化速度の低下と等価でめ夛、このことは拡散層9
に信号電荷の流入にかかる時間の増加につながる。すな
わち、第4図におけるTDIの増加をひき起こす。いま
525Rの周期が一定であるとすれば、TDlの増加に
よp%信号電圧保持時間HT1の減少が起きるOそのた
め、電荷転送装置の躯動胸波数を上げ、戸、の周期を短
かくした場合、TDlの期間が完了し終わらないうちに
次qへパルスが入ることが起きる。これは信号電荷が拡
散層9に流し終わらないうちに、拡散層9の電位をリセ
ットすることと岡じであシ、正しい信号出力が■・mt
m子にはでてこない、すなわち、TDlの増加によf
i)iTl=0になった時点が、この電荷転送装置の最
高駆動周波数ということになる。
以上の説明よハ最高駆動周波数を上けるには。
出力ゲート直前の電荷転送用電極の電位変化スピードを
上げれはよい、しかし、以前に述べ九ように谷* C@
〜CB 、 Cs−雪〜Ct−s、CLt〜CLsと
抵抗〜1〜〜.の存在によ)、このスピードは制限され
、スピード向上の丸めの%t 〜%−の値の低下は、静
電耐圧の減少となって表われ好ましくなく、また容量低
下は信号電荷量の減少となるためこれも好ましくない。
上げれはよい、しかし、以前に述べ九ように谷* C@
〜CB 、 Cs−雪〜Ct−s、CLt〜CLsと
抵抗〜1〜〜.の存在によ)、このスピードは制限され
、スピード向上の丸めの%t 〜%−の値の低下は、静
電耐圧の減少となって表われ好ましくなく、また容量低
下は信号電荷量の減少となるためこれも好ましくない。
仁のように、従来の電荷転送装置においては、静電耐圧
の向上のための入力保瞳抵抗の増加線最高駆動周波数の
減少をもたらしていた。
の向上のための入力保瞳抵抗の増加線最高駆動周波数の
減少をもたらしていた。
本発明は、仁のような事情に鑑みてなされたtので、静
電耐圧の低下を起こすことなる電荷転送装置の最高駆動
周波数の増加を提供することを目的とする。
電耐圧の低下を起こすことなる電荷転送装置の最高駆動
周波数の増加を提供することを目的とする。
本発明によれば、半導体基板表面に絶縁膜を介して転送
電極および出力ゲート電電が設けられ、前記半導体基板
の前記出力ゲート直下部に少なくとも隣接して電荷検出
用領域として配置され良前記半導体基板とは逆の導電型
領域とを備えてなる電荷転送装置において、前記出力ゲ
ートの直前の転送電極を、他の転送電極とは別配線とす
ることを物像とする電荷転送装置が得られる。
電極および出力ゲート電電が設けられ、前記半導体基板
の前記出力ゲート直下部に少なくとも隣接して電荷検出
用領域として配置され良前記半導体基板とは逆の導電型
領域とを備えてなる電荷転送装置において、前記出力ゲ
ートの直前の転送電極を、他の転送電極とは別配線とす
ることを物像とする電荷転送装置が得られる。
次に実施例に従い、図面を用いて本発明を説明する。
第6図は、本発明の一実施例を示す模式的に表わした平
面因で、第1図と同じ部分には同じ番号が付されている
。出力電極7直前の転送電極6′の配線を電極6“ と
回部して電圧を加える偽ゲート電極6と別記線とし、入
力保護抵抗R1tO,〜1も異なる値とする。ζうする
ことによシ、電極6“の電圧変化速度は他のへ電極に比
べて速くなる。
面因で、第1図と同じ部分には同じ番号が付されている
。出力電極7直前の転送電極6′の配線を電極6“ と
回部して電圧を加える偽ゲート電極6と別記線とし、入
力保護抵抗R1tO,〜1も異なる値とする。ζうする
ことによシ、電極6“の電圧変化速度は他のへ電極に比
べて速くなる。
なぜならば、第3図の等価回路よりわかるように為り端
子よ)電極6′に加わる西。のパルスの時定数T、・は τ” =”*so X (CI−冨+Cx+ C1−o
G+CLo)”(1)であるが、ρ1D端子より他のゲ
ートに加わる偽ノくルスの時定数τ、は r、=RφtX ’L (C1−2+Ct+Ct−s)
Xへ+ C1−oa + CL s ) ・”
”・<2)と大きなものになってしまう0ここでへは
電荷転送装置の転送段数、具体的数値を上るならば、R
φ1゜==11(Ω、Rφ、=100Ωe L* ”
0.5 p” eCl−1=C1−1=c1−OG=α
05pk’cLO” 10 p” + LLs ” 1
0 pl”τ16= lX10”XIQ、5X10””
= 10 (nsec)”t = 100X610.
05X10−″12二61 (nsec)と#tは時定
数として6倍の差がある。また入力保賎としてIKΩ以
上のものを用いれば入力保護としての役目をはたすこと
は実験的に明らかにされている・ これらのことよ)、出力電極の直前の転送電極のみを別
記線にすることにより、静電耐圧を低下させることなく
、その出力電極の直前の転送電極の電圧変化速度を上げ
ることができる。このようにしてこの電極の電圧変化速
度を上げることができる良め、以前に記したように信号
電荷が拡散層9に流入する速度が向上し、電荷転送装置
の最高駆動周波数の向上が実現できるに のようにして本発明を実施すれば静電耐圧の低下をひき
起こさずに電荷転送装置の最高駆動周波数の向上が実現
でき、その効果は大であるoh4図には、従来の方式と
本発明の方式を用いた場合の転送電極に加わる波形と出
力波形との差を示している。また、第5図には、第4図
に示すt、〜−の時刻でのポテンシャル電位と電荷の流
れを示している。
子よ)電極6′に加わる西。のパルスの時定数T、・は τ” =”*so X (CI−冨+Cx+ C1−o
G+CLo)”(1)であるが、ρ1D端子より他のゲ
ートに加わる偽ノくルスの時定数τ、は r、=RφtX ’L (C1−2+Ct+Ct−s)
Xへ+ C1−oa + CL s ) ・”
”・<2)と大きなものになってしまう0ここでへは
電荷転送装置の転送段数、具体的数値を上るならば、R
φ1゜==11(Ω、Rφ、=100Ωe L* ”
0.5 p” eCl−1=C1−1=c1−OG=α
05pk’cLO” 10 p” + LLs ” 1
0 pl”τ16= lX10”XIQ、5X10””
= 10 (nsec)”t = 100X610.
05X10−″12二61 (nsec)と#tは時定
数として6倍の差がある。また入力保賎としてIKΩ以
上のものを用いれば入力保護としての役目をはたすこと
は実験的に明らかにされている・ これらのことよ)、出力電極の直前の転送電極のみを別
記線にすることにより、静電耐圧を低下させることなく
、その出力電極の直前の転送電極の電圧変化速度を上げ
ることができる。このようにしてこの電極の電圧変化速
度を上げることができる良め、以前に記したように信号
電荷が拡散層9に流入する速度が向上し、電荷転送装置
の最高駆動周波数の向上が実現できるに のようにして本発明を実施すれば静電耐圧の低下をひき
起こさずに電荷転送装置の最高駆動周波数の向上が実現
でき、その効果は大であるoh4図には、従来の方式と
本発明の方式を用いた場合の転送電極に加わる波形と出
力波形との差を示している。また、第5図には、第4図
に示すt、〜−の時刻でのポテンシャル電位と電荷の流
れを示している。
以上の説明は表面チャネルCODについて行なったが、
装置の一部あるいは全ての部分が押込チャネルであるよ
うなCCD、更にはHBDKも適用しうろことはいうま
でもない。を喪中導体基板もp型に限らず、導電型の極
性を逆にし、電位の正負を逆にすれば7L型型半体基板
でもよい。
装置の一部あるいは全ての部分が押込チャネルであるよ
うなCCD、更にはHBDKも適用しうろことはいうま
でもない。を喪中導体基板もp型に限らず、導電型の極
性を逆にし、電位の正負を逆にすれば7L型型半体基板
でもよい。
第1図は従来の電荷転送装置の一例を示す模式的に表わ
した断面図、第2図は第1!!Qの電荷転送装置の駆動
ドライバーから見たところの等価回路、第3図は本発明
の一実施例における駆動ドライバーから見たところの等
価回路、第4図は電荷転送装置の動作を説明するための
タインングチャート、第5図祉第4図のそれぞれの時刻
でのポテンシャル関係と電荷の流入を示す模式図で、同
図(a)は従来方式の場合、同図(−は本発明の一実施
例による方式の場合、第6図は本発明の一実施例を示す
模式的に表わし丸断面図である。 l・・・・・・P型中導体基板、2・・・・・・ゲート
絶縁膜、3・・・・・・電極間絶縁膜、 4.5.6’
、6“・・・・・・転送電極、7・・・・・・出力ゲー
ト電極、8・・・・・・hA<)S )ランジスタのゲ
ート電極、9・・・・・・N型電荷検出用拡散層、10
・・・・・・M08トランジスタのドレイン、11・・
・・・・出力用M08トランジスタ、−12・・・・・
・抵抗。 阜 2 図 O6 竿23 凹 手続補正書(自発) 1.事件の表示 昭和56年 特許 願第20!8
50号2、発明の名称 電荷転送装置 3、補正をする者 事件との関係 出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 (423) 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 〒108 東京都港区芝五丁目37番8号 住友三田
ビル日本電気株式会社内 (6691) 弁理士 内 原 晋電話東京(0
3)456−3111(大代表)(連絡先 日本電気株
式会社特許部) 明細書の「発明の詳細な説明」O欄および図面& 補正
の内容 イ、明細書第7頁8行目(2)式のrrs =Rφs
x((Cs−s+cl +Cl−1)XN+Cl4G+
CLl)をrfs”B−x((C14+CI+Cl−1
)XN+CL1 )K訂正する。 町 明細書画γ買13行目のrCLI=10PFJ。 後Kr 、N−1000Jt’m加t!。 ハ、明細書第8頁2行目の「τ重W100X61α05
×10−”:61(nsec) Jをrrt=1oox
stα00×10 ” (n5ec ) Jに訂正する
。 へ 図面116図を別紙のように訂正する。 2 添付書類の1鍮 (訂正)第6図 1通
した断面図、第2図は第1!!Qの電荷転送装置の駆動
ドライバーから見たところの等価回路、第3図は本発明
の一実施例における駆動ドライバーから見たところの等
価回路、第4図は電荷転送装置の動作を説明するための
タインングチャート、第5図祉第4図のそれぞれの時刻
でのポテンシャル関係と電荷の流入を示す模式図で、同
図(a)は従来方式の場合、同図(−は本発明の一実施
例による方式の場合、第6図は本発明の一実施例を示す
模式的に表わし丸断面図である。 l・・・・・・P型中導体基板、2・・・・・・ゲート
絶縁膜、3・・・・・・電極間絶縁膜、 4.5.6’
、6“・・・・・・転送電極、7・・・・・・出力ゲー
ト電極、8・・・・・・hA<)S )ランジスタのゲ
ート電極、9・・・・・・N型電荷検出用拡散層、10
・・・・・・M08トランジスタのドレイン、11・・
・・・・出力用M08トランジスタ、−12・・・・・
・抵抗。 阜 2 図 O6 竿23 凹 手続補正書(自発) 1.事件の表示 昭和56年 特許 願第20!8
50号2、発明の名称 電荷転送装置 3、補正をする者 事件との関係 出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 (423) 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 〒108 東京都港区芝五丁目37番8号 住友三田
ビル日本電気株式会社内 (6691) 弁理士 内 原 晋電話東京(0
3)456−3111(大代表)(連絡先 日本電気株
式会社特許部) 明細書の「発明の詳細な説明」O欄および図面& 補正
の内容 イ、明細書第7頁8行目(2)式のrrs =Rφs
x((Cs−s+cl +Cl−1)XN+Cl4G+
CLl)をrfs”B−x((C14+CI+Cl−1
)XN+CL1 )K訂正する。 町 明細書画γ買13行目のrCLI=10PFJ。 後Kr 、N−1000Jt’m加t!。 ハ、明細書第8頁2行目の「τ重W100X61α05
×10−”:61(nsec) Jをrrt=1oox
stα00×10 ” (n5ec ) Jに訂正する
。 へ 図面116図を別紙のように訂正する。 2 添付書類の1鍮 (訂正)第6図 1通
Claims (1)
- 半導体基板表面上に絶縁層を介して転送電極および出力
ゲート電極が設けられ、前記牛導体ik板の前記出力ダ
ート直下部に少なくとも隣接して電荷検出用領域どして
配置された前記半導体基板とは逆の導電型領域とを備え
てなる電荷転送装置において、前記出力ゲート直前の転
送電極を他の転送電極とは別配線とすることを特徴とす
る電荷転送装置〇
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56202850A JPS58103172A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 電荷転送装置 |
US06/450,177 US4554675A (en) | 1981-12-16 | 1982-12-16 | Charge transfer device operative at high speed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56202850A JPS58103172A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58103172A true JPS58103172A (ja) | 1983-06-20 |
JPH0322055B2 JPH0322055B2 (ja) | 1991-03-26 |
Family
ID=16464222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56202850A Granted JPS58103172A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 電荷転送装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4554675A (ja) |
JP (1) | JPS58103172A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60257573A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置 |
JPS63316577A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-23 | Sony Corp | 電荷転送装置 |
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Families Citing this family (7)
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