MOSFETのサブ閾値領域の特性を利用した対数的光電変換素子(論文<小特集>固体撮像技術)
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概要
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広い光量範囲に応答する光電変換素子を実現することを目的に, フォトダイオードとMOS型電界効果トランジスタ(MOSFET)を直列に接続する対数変換型光電変換素子の特性と構成ならびに動作モードとの関係を調べた.特に, 短チャンネルMOSFETを使用する場合, ゲートとドレインを接続したサブ閾値電流の動作とゲートとソースを接続したパンチスルー電流の動作について, 対数変換可能な光量範囲と出力応答特性(光電交換特性の傾き)のゲート長依存性を調べ, パンチスルー電流動作の方が原理的に大きな変換範囲と応答特性が得られ, 応用上有利であること, 対数変換範囲の上限ならびに下限を決める要因はそれぞれソース端の表面電位障壁の高さならびにフォトダイオードの暗電流密度の大きさによることを明らかにした.また, ゲート長3.3μmの素子を試作し, 650mV/decadeの感度と4桁以上の対数応答範囲が得られることを確かめた.この応答範囲はフォトダイオードの暗電流で制限され, 暗電流を減らすことによりさらに改善できる.
- 1993-02-20
著者
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