埋込フォトダイオード

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埋込フォトダイオードとは、電荷蓄積部が半導体表面に露出し浮遊状態にある表面型受光素子に対して、電荷蓄積部が半導体表面には露出されていない構造を持つ埋め込み型受光素子であり、NPN接合または PNP接合のトランジスタ構造を持つフォトダイオードのことである。受光面に直接露出していないベース領域が埋め込み層として光電荷蓄積部となる構造を持つ。

埋込フォトダイオード(または埋め込みフォトダイオード)の構造や動作原理については多くの解説があるが、一例として「電子情報通信学会「知識ベース」8 群-4 編-1 章」のP46[1]などがある。

最初のNPNP接合型の埋め込みフォトダイオードは、1975年10月23日にソニーから特許出願が行われている。[2]

その構造は、コレクタ端子を受光面とし、エミッタ端子を過剰電荷の掃き出し端子とし、ベース領域を電荷蓄積部とするPNP接合のトランジスタ構造を示していた。 ベース領域に蓄積された信号電荷はリセット時に、隣接する電荷転送電極を通して受け皿となる電荷転送装置に信号電荷を転送するPNP接合、またはNPN接合のダイナミック・フォトトランジスタ構造をしていた。

1975年6月7日にはオランダのフィリップスが PNP接合型の埋め込みフォトダイオード受光素子構造をInterline Transfer (ILT)CCDイメージセンサとして考案しているが、これは表面がピン留めされていない埋め込みフォトダイオードであった。[3]

また、1980年10月2日にNECから出願された特許[4]でも同様の内容が提案されているが、この受光素子も Pinned Photodiodeではない。

フィリップス社とNECのPNP接合型受光素子は、高抵抗基板と導通する構造になり、RC遅延があり残像が生じ高速電子シャッターなどの用途には適合できない問題があった。受光面の電位が固定されピン留めされていることが残像特性をなくす必要条件であるとまだSONYの萩原以外は世界でだれも理解していなかった。SONYに続いて1984年にはKODAKがその事実を悟りIEDM1984でPinned Photodiodeと命名した。

Pinned Photodiode

参考文献(年代順)

脚注

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