增益改變方法、可變增益光電轉(zhuǎn)換器件、可變增益光電轉(zhuǎn)換單元、可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列 ...的制作方法
【專利摘要】動態(tài)范圍的擴張在被設(shè)計為具有大增益的傳統(tǒng)放大光電轉(zhuǎn)換器件中是困難的，這是由于電流超過利用用于高輸入光強度的設(shè)計規(guī)則獲得的晶體管的接近最小的電容。此外，在傳統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換器件等中，用于在器件級處實時改變電信號輸出的技術(shù)對具有高對比度的觀察目標或圖像的實時導(dǎo)入來說以及對局部區(qū)域的實時可視化來說必要。為了解決該問題，本發(fā)明提供了在其中組合了放大光電轉(zhuǎn)換器件和場效應(yīng)晶體管的增益改變方法、可變增益光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換單元、光電轉(zhuǎn)換陣列、其讀出方法、以及其電路。通過該手段，實時改變輸出電信號的增益和所捕獲的圖像的局部區(qū)域的可視化以及光學檢測的動態(tài)范圍擴張直到11位成為可能。
【專利說明】增益改變方法、可變增益光電轉(zhuǎn)換器件、可變增益光電轉(zhuǎn)換單元、可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列、讀出方法以及電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改變用于將光輸入信息轉(zhuǎn)換為電信號的放大光電轉(zhuǎn)換器件、放大光電轉(zhuǎn)換單元及使用它們的放大光電轉(zhuǎn)換陣列的增益的方法、以及可變增益光電轉(zhuǎn)換器件、可變增益光電轉(zhuǎn)換單元和可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列。此外，本發(fā)明涉及它們的讀出方法及其電路。
【背景技術(shù)】
[0002]作為放大和獲得光電流的光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換單元和光電轉(zhuǎn)換陣列，已知有由將一個晶體管連接至光電晶體管的達林頓(Darlington)型光電轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成的一維陣列(參見專利文獻I的圖1)、具有多個晶體管構(gòu)造的二維光電傳感器陣列(參見專利文獻2的圖9)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開平1-288181號公報
[0006]專利文獻2:美國專利第7592576號說明書
[0007]當這些光電轉(zhuǎn)換器件、單元和陣列的光電流的增益(放大率)變得更大時，低照度下的電輸出(例如輸出電流等)增大，因此可以容易地執(zhí)行信號處理。然而，在這種情況下，當照度變得更大或光強度變得更大時，電輸出變得更大(例如，輸出電流可能超過100 μ A)。因此，涉及到光電轉(zhuǎn)換陣列中的像素地址選擇晶體管的電阻成為問題，并且發(fā)生正確信號讀出可能困難的問題。由此，在傳統(tǒng)技術(shù)中，當增益變得更大時，可檢測光強度的動態(tài)范圍可能不會變得更大。
[0008]另外，在科學實驗和特殊攝影等中，需要局部變更圖像的亮度。在傳統(tǒng)技術(shù)中，采用軟件處理來局部變更圖像的亮度。然而，在軟件處理中，由于信號輸出可能不是從成像陣列自身實時地獲得，因此出現(xiàn)與信息處理所需的時間相對應(yīng)的延遲。此外，由于成像陣列的動態(tài)范圍有限，因此存在所獲得的信息的量有界限等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的問題
[0010]考慮到上述要點，進行了本發(fā)明，其課題在于下面的至少一個:
[0011]I)解決低照度下的信號處理以及對大光強度的大電流處理可能不與彼此兼容、即未能實現(xiàn)大動態(tài)范圍這樣的問題；
[0012]2)實現(xiàn)用于局部調(diào)節(jié)在由光電轉(zhuǎn)換陣列拍攝的圖像的亮度的硬件。
[0013]解決問題的方案
[0014]本發(fā)明提供了一種解決上述問題的改變光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換單元和光電轉(zhuǎn)換陣列的增益的方法；被賦予了可變增益功能的光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換單元、光電轉(zhuǎn)換陣列；以及它們的讀出方法和用于讀出它們的電路。
[0015]在本發(fā)明中，光強度、光波長、光調(diào)制頻率等的光輸入信息被光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換為電量，并且供給至放大部。
[0016]光電轉(zhuǎn)換元件是例如:電阻器件，其根據(jù)光強度、光波長、或光調(diào)制頻率等的光輸入信息來改變或調(diào)制電阻(以下被稱作“光敏電阻器件”)；或者光電二極管，其根據(jù)光強度、光波長或光調(diào)制頻率來改變或調(diào)制電流和電壓。當這種光電轉(zhuǎn)換元件的電阻或電流改變時，與該光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)聯(lián)或相連接的電容器中存儲的電荷的量也改變。
[0017]另外，電量具有電單位，諸如電流、電壓、存儲電荷、頻率等。
[0018]在本發(fā)明中，放大部包括一個或多個晶體管。
[0019]在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)換后的電量通過放大部被放大或者被轉(zhuǎn)換且放大(convert&amplify)，并以電信號形式輸出。本發(fā)明提供了一種改變具有這種放大部的放大光電轉(zhuǎn)換器件、放大光電轉(zhuǎn)換單元和采用它們的放大光電轉(zhuǎn)換陣列的增益的方法等。
[0020]如上所述的術(shù)語“轉(zhuǎn)換且放大”表示如下。
[0021](示例I)當該光電轉(zhuǎn)換元件根據(jù)光輸入信息而發(fā)生電阻變化時，不是對電阻自身的變化進行放大，其結(jié)果是放大流經(jīng)該光電轉(zhuǎn)換元件的電流(利用對該光電轉(zhuǎn)換元件施加偏壓等方法)的變化。
[0022](示例2)當該光電轉(zhuǎn)換元件根據(jù)光輸入信息而發(fā)生電壓變化時，將電壓變化轉(zhuǎn)換為充電電流或放電電流并放大，雖然可以直接使用該放大后的電流作為電信號，但是在充電時間或放電時間內(nèi)再次存儲該放大后的電流而用作放大后的電荷。
[0023](示例3)當電荷通過光輸入信息存儲到與該光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)聯(lián)的電容器和必要時連接的附加電容器(electric capacitor)時,或者當所存儲的電荷放電時,將該存儲電荷轉(zhuǎn)換為放電電流并放大，或者將放電后的電荷轉(zhuǎn)換為充電電流并放大，雖然可以直接使用該放大后的電流作為電信號，但是在充電時間或放電時間內(nèi)再次存儲該放大后的電流而用作放大后的電荷。
[0024]本發(fā)明中，描述了將作為電量的電流放大并作為電信號(電路或所存儲的電荷)而輸出的示例、將作為電量的電荷或所得到的電壓變化進行轉(zhuǎn)換放大并作為電信號(電流或電荷)而輸出的示例。
[0025]以下描述根據(jù)本發(fā)明提供的改變增益的方法、可變增益光電轉(zhuǎn)換器件、可變增益光電轉(zhuǎn)換單元、可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列、它們的讀出方法和其電路的細節(jié)。
[0026](I)
[0027]作為本發(fā)明第一方式的、改變放大光電轉(zhuǎn)換器件、放大光電轉(zhuǎn)換單元或放大光電轉(zhuǎn)換陣列的增益的方法的特征在于，所述放大光電轉(zhuǎn)換器件、放大光電轉(zhuǎn)換單元或放大光電轉(zhuǎn)換陣列包括:
[0028]放大光電轉(zhuǎn)換部分，包括光電轉(zhuǎn)換元件和一個或多個晶體管，其中所述晶體管具有集電極、基極和發(fā)射極；以及
[0029]第一場效應(yīng)晶體管，具有第一源極、第一漏極和第一柵極，
[0030]所述光電轉(zhuǎn)換元件連接至從所述一個或多個晶體管中選擇的晶體管(以下，也稱作“第一晶體管”。另外，將第一晶體管的集電極、基極和發(fā)射極分別稱作“第一集電極”、“第一基極”和“第一發(fā)射極”。這同樣適用于其他方式。)的基極，[0031]所述光電轉(zhuǎn)換兀件是將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量的器件，
[0032]所述一個或多個晶體管的集電極中的至少一個是第一輸出部，
[0033]所述一個或多個晶體管的發(fā)射極中的一個是第二輸出部，
[0034]所述一個或多個晶體管的除第二輸出部以外的其他發(fā)射極，連接至除基極連接有光電轉(zhuǎn)換元件的所述選擇的晶體管以外的所述一個或多個晶體管的基極，
[0035]所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得，
[0036]所述方法在所述放大光電轉(zhuǎn)換器件、放大光電轉(zhuǎn)換單元或放大光電轉(zhuǎn)換陣列中，
[0037]在所述一個或多個晶體管的任意基極或發(fā)射極之間，連接有所述第一源極和第一漏極，并且，
[0038]通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益(其可以被稱作“放大率”)。另外，增益能夠以從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的電信號量與通過所述光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的電量之比來表示。
[0039]以下提供應(yīng)用了該第一方式的改變增益的方法的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件、可變增益光電轉(zhuǎn)換單元、可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列、它們的讀出方法及其電路。
[0040](2)
[0041]作為本發(fā)明第二方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，包括:
[0042]放大光電轉(zhuǎn)換部分，包括光電轉(zhuǎn)換元件和一個或多個晶體管，其中所述晶體管具有集電極、基極和發(fā)射極；以及
[0043]第一場效應(yīng)晶體管，具有第一源極、第一漏極和第一柵極，
[0044]所述光電轉(zhuǎn)換元件連接至從所述一個或多個晶體管中選擇的晶體管的基極，
[0045]所述光電轉(zhuǎn)換兀件是將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量的器件，
[0046]所述一個或多個晶體管的集電極中的至少一個是第一輸出部，
[0047]所述一個或多個晶體管的發(fā)射極中的一個是第二輸出部，
[0048]所述一個或多個晶體管的除第二輸出部以外的其他發(fā)射極，連接至除基極連接有光電轉(zhuǎn)換元件的所述選擇的晶體管以外的所述一個或多個晶體管的基極，
[0049]所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得，
[0050]在所述一個或多個晶體管的任意基極或發(fā)射極之間，連接有所述第一源極和所述
第一漏極，
[0051]通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0052](3)
[0053]作為本發(fā)明的第三方式，涉及本發(fā)明第二方式的(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的所述光電轉(zhuǎn)換元件可以是光電二極管。
[0054](4)
[0055]作為本發(fā)明的第四方式，涉及本發(fā)明第二方式的(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的所述光電轉(zhuǎn)換元件可以是包括所述選擇的晶體管的所述集電極(第一集電極)和所述基極(第一基極)的光電二極管。
[0056](5)
[0057]作為本發(fā)明的第五方式，涉及本發(fā)明第二方式的(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的所述光電轉(zhuǎn)換元件可以是根據(jù)所述光輸入信息而電阻發(fā)生變化的可變光敏電阻器件。
[0058]在光電轉(zhuǎn)換元件當中，可變光敏電阻器件在例如氫化無定形硅(aS1:H)、氫化無定形硅鍺(aGe:H)膜、GaSb、InSb等化合物半導(dǎo)體薄膜、光電導(dǎo)有機薄膜等的兩端上設(shè)置電極來形成，并且能夠集成到在第一晶體管的表面上設(shè)置的絕緣膜上。該電極的一端連接至所述第一晶體管的第一基極的電極，并且該電極的另一端連接至光電轉(zhuǎn)換元件的偏置電勢、所述第一晶體管的第一集電極等。
[0059]向該基極輸入下述電流:該電流的值相當于通過將該光電轉(zhuǎn)換元件的偏置電勢與所述選擇的晶體管的基極電勢之間的電勢差除以可變光敏電阻器件的電阻而獲得的值。因此，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得由所述一個或多個晶體管放大的電流。所述一個或多個晶體管中在不改變增益的情況下的放大率由所述一個或多個晶體管的各個電流放大率之積確定。由于可變光敏電阻器件的電阻根據(jù)光輸入信息而改變，因此該電流根據(jù)光輸入信息而改變。即，電阻變化被“轉(zhuǎn)換且放大”并以電流輸出形式獲得。
[0060]在光電轉(zhuǎn)換元件當中，當在所述晶體管的相同襯底上形成光電二極管時，光電二極管可以采用下述構(gòu)造:將光引入到隔著絕緣膜設(shè)置的鍺、GaSb, InSb的整流結(jié)或所述晶體管的集電極-基極結(jié)中。
[0061]另外，當所輸入的光具有光譜分布、并且光電轉(zhuǎn)換元件也具有光譜靈敏度特性時，如果即使2個所輸入的光的光強度相同,在該2個所輸入的光的光譜分布之間也存在差異，則在光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量之間存在差異，也能夠?qū)⒐獾牟ㄩL信息轉(zhuǎn)換成電量。此外，當利用某種頻率來調(diào)制輸入光的強度或波長時，可以針對光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以及要輸出的電信號獲得具有調(diào)制頻率的信號。
[0062]所述光電轉(zhuǎn)換元件在流入和流出電流自身時，對電流本身進行放大，并將其以電信號形式從所述第一輸出部或第二輸出部獲得。
[0063]當從所述第一輸出部獲得電信號時，在所述第一集電極是η型的情況下，向所述第二輸出部或所述第一輸出部，提供所述第一輸出部相對于所述第二輸出部變?yōu)檎妱莸碾妱?；在所述第一集電極是P型的情況下，向所述第二輸出部或所述第一輸出部，提供所述第一輸出部相對于所述第二輸出部變?yōu)樨撾妱莸碾妱荨?br> [0064]當從所述第二輸出部獲得電信號時，在所述第一集電極是η型的情況下，向所述第一輸出部或所述第二輸出部，提供所述第二輸出部相對于所述第一輸出部變?yōu)樨撾妱莸碾妱?；在所述第一集電極是P型的情況下，向所述第一輸出部或所述第二輸出部，提供所述第二輸出部相對于所述第一輸出部變?yōu)檎妱莸碾妱荨?br> [0065]接著，描述當讀出所述電信號的時間比在讀出前光輸入所持續(xù)的時間短時的信號輸出。該現(xiàn)象發(fā)生在不僅對可變增益光電轉(zhuǎn)換器件而且對可變增益光電轉(zhuǎn)換單元和可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列執(zhí)行讀出的過程時。
[0066]首先，通過使用在隨后的讀出操作之間的時間(積分時間)期間獲得的光輸入信息被光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電流，將電荷充電到與光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)聯(lián)的電容器、或從在必要時與所述第一基極相連接的電容器(第一電容器)放電電荷。當通過第一基極從第二輸出部獲得時，該電荷被放大。
[0067]另外，當所獲得的電信號被視為在讀出時間期間從第一輸出部或從第二輸出部獲得的電流時，通過在比光輸入時間短的時間內(nèi)執(zhí)行讀出過程，其量與時間比相對應(yīng)的電流流入或流出第一基極。因此，增益變得比與放大相關(guān)部分的晶體管的電流放大率(當提供所述多個晶體管時為每個晶體管的各個電流放大率之積)更大。
[0068]與所述光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)聯(lián)的電容器例如為光電二極管的結(jié)電容器或在作為光電轉(zhuǎn)換元件共用的所述第一晶體管的第一基極和第一集電極之間的結(jié)電容器，或者在如下所述的示例中為在作為光電轉(zhuǎn)換元件共用的第二半導(dǎo)體區(qū)域與第一半導(dǎo)體區(qū)域之間的結(jié)電容器。
[0069]例如，可以通過將所述第二輸出部從浮動狀態(tài)或第三電勢驅(qū)動至第四電勢，將電荷充電到與所述光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)聯(lián)的電容器或在必要時與所述第一基極相連接的電容器。在本發(fā)明中，該過程被稱作重置(reset)。
[0070]從所述第三電勢至所述第四電勢的變更的方向是第一基極相對于第一發(fā)射極正向偏置的方向。在該充電后，第二輸出部返回至浮動狀態(tài)或第三電勢。
[0071 ] 在該充電后，該充電后的電容器被放電，直到光輸入信息下次被通過由光電轉(zhuǎn)換元件進行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電流讀出為止。
[0072]對于已被放電直到下次執(zhí)行讀出過程的電容器，通過將所述第二輸出部從浮動狀態(tài)或第三電勢驅(qū)動至第四電勢，在讀出時向第一基極輸入或輸出將與所述光電轉(zhuǎn)換兀件相關(guān)聯(lián)的電容器或必要時與第一基極相連接的電容器充電至在重置時充電的充電狀態(tài)的充電電流，并且該充電電流被放大并從第一輸出部或第二輸出部獲得。
[0073]在讀出和重置時，所述第一輸出部從浮動狀態(tài)或第一電勢均驅(qū)動至第二電勢。該第二電勢是關(guān)于該第四電勢所述第一基極相對于所述第一發(fā)射極正向偏置的方向的電勢。
[0074]所述重置過程和讀出過程可以由所述第一輸出部執(zhí)行，在這種情況下，將所述第一輸出部從浮動狀態(tài)或所述第一電勢驅(qū)動至所述第二電勢。在讀出和重置時，所述第二輸出部從浮動狀態(tài)或所述第三電勢驅(qū)動至所述第四電勢。
[0075]為了從所述第一輸出部在所述第二電勢下讀出電流或電荷，優(yōu)選使用包括參考(reference)輸入和信號輸入的差分放大器電路。針對該參考輸入提供所述第二電勢，并且將所述第一輸出部連接至該信號輸入。
[0076]為了從所述第二輸出部在所述第四電勢下讀出電流或電荷，優(yōu)選使用包括參考輸入和信號輸入的差分放大器電路。針對該參考輸入提供所述第四電勢，并且將所述第二輸出部連接至該信號輸入。
[0077]如以下(6)至(10)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件也采用上述通過充電和放電電荷讀出與光輸入信息相對應(yīng)的電信號的操作、方法。另外，當在如上所述的操作和方法中所述第一輸出部被變更為第一單元輸出部并且所述第二輸出部被變更為第二單元輸出部時，如下(11)至(17)和(22)至(27)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的操作和方法與上述相同。此外，當在如上所述的操作和方法中所述第一輸出部被變更為第一選擇線并且所述第二輸出部被變更為第二選擇線時，如下(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的操作和方法與上述相同。此外，當在如上所述的操作和方法中所述第二輸出部被變更為第三單元輸出部、第四單元輸出部、第三輸出線和第四輸出線時，如下(18)至(21)、(28)至(37)和
(39)至(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元和可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的操作和方法與上述相同。
[0078]當所述增益控制電勢與所述第一源極的電勢之間的電勢差超過該第一場效應(yīng)晶體管的第一柵極閾值電壓(在η溝道的情況下，在正方向上，而在P溝道的情況下，在負方向上)時，在所述第一場效應(yīng)晶體管的第一源極和第一漏極之間形成繞行電流路徑，使得增益減小。
[0079]精確地說，當電勢差變?yōu)樵陔妱莶畛^柵極閾值電壓之前亞閾值電流流動的值時，增益開始減小。增益開始減小的所述增益控制電勢根據(jù)在采用多個晶體管的情況下第一源極或第一漏極所連接的基極的位置以及光強度而改變。另外，增益控制電勢還根據(jù)所述第一場效應(yīng)晶體管的溝道寬度和溝道長度之比而改變。為了即使在微小電流下也不減小增益，將增益控制電勢設(shè)置為使得增益控制電勢與源極電勢之差不超過該微小電流的上述亞閾值電流開始流動的柵極亞閾值電壓。
[0080]在第一場效應(yīng)晶體管的設(shè)計中使用普通構(gòu)造參數(shù)的情況下，當所述電勢差超出柵極閾值電壓2至3V時，繞行電流路徑的電阻變得足夠小以使得增益變?yōu)樵谧畹椭堤幒愣ā?br> [0081]另外，所述第一場效應(yīng)晶體管的第一源極和第一漏極可以連接在相同晶體管的基極和發(fā)射極之間。在采用多個晶體管的情況下，所述第一源極和第一漏極可以連接在相同或另一晶體管的基極和發(fā)射極之間、不同晶體管的基極和基極之間、或者不同晶體管的發(fā)射極和發(fā)射極之間。
[0082]作為本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，進一步提供下述構(gòu)成。
[0083](6)
[0084]涉及本發(fā)明第六方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，至少包括:
[0085]放大光電轉(zhuǎn)換部分，包括分別設(shè)置在連續(xù)或相互連接的集電極的多個基極、和分別設(shè)置在所述多個基極的多個發(fā)射極；以及
[0086]第一場效應(yīng)晶體管,設(shè)有第一源極、第一漏極和第一柵極，
[0087]所述集電極是第一輸出部，
[0088]所述多個發(fā)射極中的一個是第二輸出部，
[0089]所述多個基極中的一個基極和所述集電極將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0090]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的基極和與所述第二輸出部相關(guān)的發(fā)射極以外的、所述多個基極與所述多個發(fā)射極分別相互連接，
[0091 ] 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得，
[0092]所述第一源極或所述第一漏極中的一個連接至所述多個基極或所述多個發(fā)射極中的一個，
[0093]所述第一源極或所述第一漏極中的另一個連接至所述多個基極或所述多個發(fā)射極中的另一個，
[0094]通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0095]當從所述第一輸出部獲得電信號時，在所述集電極是η型的情況下，向所述第二輸出部或所述第一輸出部，提供所述第一輸出部相對于所述第二輸出部變?yōu)檎妱莸碾妱?；在所述集電極是P型的情況下，向所述第二輸出部或所述第一輸出部，提供所述第一輸出部相對于所述第二輸出部變?yōu)樨撾妱莸碾妱荨?br> [0096]當從所述第二輸出部獲得電信號時，在所述第一集電極是η型的情況下，向所述第一輸出部或所述第二輸出部，提供所述第二輸出部相對于所述第一輸出部變?yōu)樨撾妱莸碾妱?；在所述第一集電極是P型的情況下，向所述第一輸出部或所述第二輸出部，提供所述第二輸出部相對于所述第一輸出部變?yōu)檎妱莸碾妱荨?br> [0097](7)
[0098]作為與如上所述(6)相對應(yīng)的構(gòu)造的一個具體示例，涉及本發(fā)明第七方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，包括:
[0099]第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度；
[0100]多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度；
[0101]多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第
一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度；
[0102]第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸；
[0103]第一絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；以及
[0104]第一柵極，設(shè)置在所述第一絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域，
[0105]所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是第一輸出部，
[0106]所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域是第二輸出部，
[0107]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0108]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第二輸出部相關(guān)的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，
[0109]所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得，
[0110]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個與所述第五區(qū)域連接，
[0111]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個與所述第六區(qū)域連接，
[0112]通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0113]當從所述第一半導(dǎo)體區(qū)域獲得電信號時，在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是η型的情況下，向作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域或者所述第一半導(dǎo)體區(qū)域，提供所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相對于作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)檎妱莸碾妱?；在所述第一半?dǎo)體區(qū)域是P型的情況下，向作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域或者所述第一半導(dǎo)體區(qū)域，提供所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相對于作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)樨撾妱莸碾妱荨?br> [0114]當從所述作為第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域獲得電信號時，在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是η型的情況下，向作為所述第一輸出部的第一半導(dǎo)體區(qū)域或作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域，提供作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于第一半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)樨撾妱莸碾妱?；在第一半?dǎo)體區(qū)域是P型的情況下，向作為所述第一輸出部的第一半導(dǎo)體區(qū)域或作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域，提供作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于所述第一半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)檎妱莸碾妱荨?br> [0115]在本發(fā)明中，“第一導(dǎo)電類型”同“與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型”之間的關(guān)系意味著:當?shù)谝粚?dǎo)電類型是η型時，第二導(dǎo)電類型是P型，并且當?shù)谝粚?dǎo)電類型是P型時，第二導(dǎo)電類型是η型。
[0116]在本發(fā)明中，與半導(dǎo)體區(qū)域“相接觸(in contact with)”的狀態(tài)包括與半導(dǎo)體區(qū)域表面上相接觸的“上(on)”狀態(tài)、和以從半導(dǎo)體區(qū)域表面嵌入到內(nèi)部的“中(in)”狀態(tài)。
[0117]在如(7)中和下文中所述的構(gòu)成例中，所述第二厚度可以在所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域之間不同。所述第三厚度可以在所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域之間不同。所述第五區(qū)域和第六區(qū)域不必是半導(dǎo)體區(qū)域，只要與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域形成整流結(jié)即可，可以是相反導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體、金屬、硅化物。當與下述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸時，所述第五區(qū)域和第六區(qū)域只要與第四半導(dǎo)體區(qū)域具有整流特性即可，可以是第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體、金屬、硅化物。將各區(qū)域連接、相互連接的手段可以是設(shè)置在各區(qū)域上的絕緣膜上的導(dǎo)電層，在要連接的區(qū)域的兩邊大于數(shù)十微米的情況下，也可以是通過線結(jié)合連接的金屬細線。
[0118](8)
[0119]作為本發(fā)明的第八方式，涉及本發(fā)明第七方式的(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第五區(qū)域或第六區(qū)域可以通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連續(xù)而與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接。
[0120]另外，盡管與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域連續(xù)的所述第五區(qū)域或第六區(qū)域是半導(dǎo)體區(qū)域，但是這些區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度可以與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度不同。
[0121](9)
[0122]作為本發(fā)明的第九方式，涉及本發(fā)明第七方式的(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第五區(qū)域或第六區(qū)域可以通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個具有共同部分而與所述多個所述第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接。
[0123]另外，與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域連續(xù)的所述第五區(qū)域或第六區(qū)域是半導(dǎo)體區(qū)域。
[0124](10)
[0125]作為與上述(6)相對應(yīng)的構(gòu)造的另一具體示例，涉及本發(fā)明第十方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，包括:
[0126]第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度；
[0127]多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度；
[0128]多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度；
[0129]第四半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且具有所述第二導(dǎo)電類型、第四表面和第四厚度；
[0130]第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸；
[0131]第四絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；以及
[0132]第一柵極，設(shè)置在所述第四絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域，
[0133]所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是第一輸出部，
[0134]所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域是第二輸出部，
[0135]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0136]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第二輸出部相關(guān)的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，
[0137]所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得，
[0138]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個與所述第五區(qū)域連接，
[0139]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個與所述第六區(qū)域連接，
[0140]通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0141]另外，如(10)中所述的第五區(qū)域和第六區(qū)域不必是具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域，可以是與如(10)中所述的第四半導(dǎo)體區(qū)域形成整流結(jié)的金屬、硅化物。
[0142]當從所述第一半導(dǎo)體區(qū)域獲得電信號時，在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是η型的情況下，向作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域或者所述第一半導(dǎo)體區(qū)域，提供所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相對于作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)檎妱莸碾妱?；在所述第一半?dǎo)體區(qū)域是P型的情況下，向作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域或者所述第一半導(dǎo)體區(qū)域，提供所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相對于作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)樨撾妱莸碾妱荨?br> [0143]當從所述作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域獲得電信號時，在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是η型的情況下，向作為所述第一輸出部的第一半導(dǎo)體區(qū)域或作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域，提供作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于所述第一半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)樨撾妱莸碾妱荩辉谒龅谝话雽?dǎo)體區(qū)域是P型的情況下，向作為所述第一輸出部的第一半導(dǎo)體區(qū)域或作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域，提供作為所述第二輸出部的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于所述第一半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)檎妱莸碾妱荨?br> [0144](11)
[0145]作為本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元之一，涉及本發(fā)明第十一方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，至少包括:[0146]放大光電轉(zhuǎn)換部分，包括光電轉(zhuǎn)換元件和一個或多個晶體管，其中所述晶體管具有集電極、基極和發(fā)射極；以及
[0147]第一場效應(yīng)晶體管，具有第一源極、第一漏極和第一柵極，
[0148]所述光電轉(zhuǎn)換元件連接至從所述一個或多個晶體管中選擇的晶體管的基極，
[0149]所述光電轉(zhuǎn)換兀件是將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量的器件，
[0150]所述一個或多個晶體管的集電極中的至少一個是第一單元輸出部，
[0151]所述一個或多個晶體管的發(fā)射極中的一個是第二單元輸出部，
[0152]所述一個或多個晶體管的除第二輸出部以外的其他發(fā)射極，連接至除基極連接有光電轉(zhuǎn)換元件的所述選擇的晶體管以外的所述一個或多個晶體管的基極，
[0153]所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一單元輸出部或第二單元輸出部獲得，
[0154]在所述一個或多個晶體管的任意基極或發(fā)射極之間，連接有所述第一源極和所述
第一漏極，
[0155]當將對所述第一單元輸出部施加的電勢從第一電勢改變至第二電勢以從所述第二單元輸出部獲得所述電信號、或者將對所述第二單元輸出部施加的電勢從第三電勢改變至第四電勢以從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一單元輸出部或`所述第二單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0156]另外，由于一般在選擇可變增益光電轉(zhuǎn)換單元之前執(zhí)行上述“對所述第一柵極施加增益控制電勢”的過程，因此采用了 “通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變‘ 了 ’從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得的所述電信號的增益”這樣的表述。在下文中同樣適用。
[0157]可以像下述本發(fā)明的第十二方式中那樣規(guī)定第一、第二、第三和第四電勢之間的相互關(guān)系。
[0158](12)
[0159]作為本發(fā)明的第十二方式，涉及本發(fā)明第十一方式的(11)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第三電勢可以具有用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述發(fā)射極相對于所述第一電勢反向偏置的極性的電勢差；所述第四電勢可以具有用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述發(fā)射極相對于所述第二電勢正向偏置的極性的電勢差。
[0160]對于如上所述的電勢，相互關(guān)系和變化方向比其絕對值更重要。
[0161]當從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，首先，將所述第一單元輸出部從浮動狀態(tài)或第一電勢改變至所述第二電勢，在該電勢變化所引起的脈沖噪聲減小之后，將所述第二單元輸出部從所述第三電勢改變至所述第四電勢，從而可以改進由于單元選擇而引起的脈沖噪聲與電信號重疊的比率。
[0162]另一方面，當從所述第二單元輸出部獲得所述電信號時，首先，將所述第二單元輸出部從浮動狀態(tài)或第三電勢改變至第四電勢，在該電勢變化所引起的脈沖噪聲減小之后，將所述第一單元輸出部從所述第一電勢改變至所述第二電勢，從而可以改進由于單元選擇而引起的脈沖噪聲與電信號重疊的比率。
[0163]此時，與用于獲得所述電信號的所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部相連接使用的感測放大器(電流放大器或電荷放大器)具有信號輸入和參考輸入。并且，當從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，該信號輸入連接至所述第一單元輸出部，并且對該參考輸入提供第二電勢。另一方面，當從所述第二單元輸出部獲得所述電信號時，該信號輸入連接至第二單元輸出部，并且對該參考輸入提供所述第四電勢。由此，該信號輸入自動地調(diào)整至與參考輸入幾乎相同的電勢，該感測放大器感測所述電信號的電流或電荷。
[0164]對于所述第一集電極、所述其他集電極中不用于單元選擇的所述第一集電極、和所述其他集電極，提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述第一晶體管或所述其他晶體管是npn型的情況下，其為比所述第四電勢更正的電勢；在所述第一晶體管或所述其他晶體管是pnp型的情況下，其為比所述第四電勢更負的電勢)。
[0165](13)
[0166]作為本發(fā)明的第十三方式，涉及本發(fā)明第十一方式的(11)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述光電轉(zhuǎn)換元件可以是光電二極管。
[0167](14)
[0168]作為本發(fā)明的第十四方式，涉及本發(fā)明第十一方式的(11)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述光電轉(zhuǎn)換元件可以是包括所述選擇的晶體管(第一晶體管)的集電極和所述基極(第一基極)的光電二極管。
[0169](15)
[0170]作為本發(fā)明的第十五方式，涉及本發(fā)明第十一方式的(11)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述光電轉(zhuǎn)換元件可以是其電阻根據(jù)所述光輸入信息而改變的可變光敏電阻器件。
[0171](16)`
[0172]作為本發(fā)明的另一可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，涉及本發(fā)明第十六方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，至少包括:
[0173]放大光電轉(zhuǎn)換部分，具有分別設(shè)置在連續(xù)或相互連接的集電極的多個基極、和分別設(shè)置在該多個基極的多個發(fā)射極；以及
[0174]第一場效應(yīng)晶體管，設(shè)有第一源極、第一漏極和第一柵極，
[0175]所述集電極是第一單元輸出部，
[0176]所述多個發(fā)射極中的一個是第二單元輸出部，
[0177]所述多個基極中的一個基極和所述集電極將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0178]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個基極和與所述第二單元輸出部相關(guān)的發(fā)射極以外的、所述多個基極與所述多個發(fā)射極分別相互連接，
[0179]所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得，
[0180]所述第一源極或所述第一漏極中的一個連接至所述多個基極或所述多個發(fā)射極中的一個，
[0181]所述第一源極或所述第一漏極中的另一個連接至所述多個基極或所述多個發(fā)射極中的另一個，
[0182]當將對所述第一單元輸出部施加的電勢從第一電勢改變至第二電勢以從所述第二單元輸出部獲得所述電信號、或者將對所述第二單元輸出部施加的電勢從第三電勢改變至第四電勢以從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0183]另外，由于一般在選擇可變增益光電轉(zhuǎn)換單元之前執(zhí)行上述“對所述第一柵極施加增益控制電勢”的過程，因此采用了 “通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變‘ 了 ’從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得的所述電信號的增益”這樣的表述。在下文中同樣適用。
[0184]可以像下述本發(fā)明的第十七方式中那樣規(guī)定(16)中的第一、第二、第三和第四電勢之間的相互關(guān)系。
[0185](17)
[0186]作為本發(fā)明的第十七方式，涉及本發(fā)明第十六方式的(16)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第三電勢可以具有用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的發(fā)射極相對于所述第一電勢反向偏置的極性的電勢差；所述第四電勢可以具有用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述發(fā)射極相對于所述第二電勢正向偏置的極性的電勢差。
[0187]對于如上所述的電勢，相互關(guān)系和變化方向比其絕對值更重要。
[0188]當從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，首先，將所述第一單元輸出部從第一電勢改變至所述第二電勢，在該電勢變化所引起的脈沖噪聲減小之后，將所述第二單元輸出部從所述第三電勢改變至所述第四電勢，從而可以改進由于單元選擇而引起的脈沖噪聲與電信號重疊的比率。
[0189]另一方面，當從所述第二單元輸出部獲得所述電信號時，首先，將所述第二單元輸出部從第三電勢改變至第四電勢，在該電勢變化所引起的脈沖噪聲減小之后，將所述第一單元輸出部從第一電勢改變至第二電勢，從而可以改進由于單元選擇而引起的脈沖噪聲與
電信號重疊的比率。
[0190]此時，與用于獲得所述電信號的所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部相連接使用的感測放大器(電流放大器或電荷放大器)具有信號輸入和參考輸入。并且，當從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，該信號輸入連接至第一單元輸出部，并且對該參考輸入提供第二電勢。另一方面，當所述從第二單元輸出部獲得所述電信號時，該信號輸入連接至第二單元輸出部，并且對該參考輸入提供第四電勢。由此，該信號輸入自動地調(diào)整至與參考輸入幾乎相同的電勢，該感測放大器感測所述電信號的電流或電荷。
[0191](18)
[0192]在設(shè)置一個第二場效應(yīng)晶體管作為本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的單元選擇元件的一個構(gòu)成例、即涉及第十八方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，
[0193]作為本發(fā)明第二方式的(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中，進一步包括:
[0194]第二場效應(yīng)晶體管，具有第二源極、第二漏極和第二柵極，
[0195]所述第二輸出部連接至所述第二源極或所述第二漏極中的一個，
[0196]所述第二源極或所述第二漏極中的另一個是第三單元輸出部，
[0197]所述第二柵極是第二單元選擇部，
[0198]當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的電勢、即第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的電勢、即第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且從所述第三單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第三單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0199]對所述第一集電極和所述其他集電極提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述第一晶體管或所述其他晶體管是npn型的情況下，其為與第二輸出部的電勢相同的電勢或比第二輸出部的電勢更正的電勢；在所述第一晶體管或所述其他晶體管是pnp型的情況下，其為與第二輸出部的電勢相同的電勢或比第二輸出部的電勢更負的電勢)。
[0200](19)
[0201]在設(shè)置一個第二場效應(yīng)晶體管作為本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的單元選擇元件的另一個構(gòu)成例、即涉及本發(fā)明第十九方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，
[0202]作為本發(fā)明第六方式的(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中，進一步包括:
[0203]第二場效應(yīng)晶體管，具有第二源極、第二漏極和第二柵極，
[0204]所述第二輸出部連接至所述第二源極或所述第二漏極中的一個，
[0205]所述第二源極或所述第二漏極中的另一個是第三單元輸出部，
[0206]所述第二柵極是第二單元選擇部，
[0207]當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且從所述第三單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第三單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0208]對所述連續(xù)或相互連接的集電極提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述集電極是η型的情況下，其為比所述第三單元輸出部更正的電勢；在所述集電極是P型的情況下，其為比所述第三單元輸出部更負的電勢)。
[0209](20)
[0210]在設(shè)置2個第二場效應(yīng)晶體管作為本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的單元選擇元件的一個構(gòu)成例、即涉及本發(fā)明第二十方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，
[0211]作為本發(fā)明第二方式的(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中，進一步包括:
[0212]第二場效應(yīng)晶體管，具有第二源極、第二漏極和第二柵極；以及
[0213]第三場效應(yīng)晶體管，具有第三源極、第三漏極和第三柵極，
[0214]所述第二輸出部連接至所述第二源極或所述第二漏極中的一個，
[0215]所述第二源極或所述第二漏極中的另一個連接至所述第三源極或所述第三漏極中的一個，
[0216]所述第三源極或所述第三漏極中的另一個是第四單元輸出部，
[0217]所述第二柵極是第二單元選擇部，
[0218]所述第三柵極是第三單元選擇部，
[0219]當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部，并將從用于阻塞所述第三場效應(yīng)晶體管的第三選擇電勢改變至用于使所述第三場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第四選擇電勢的電勢施加至所述第三單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且從所述第四單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第四單元輸出部獲得的所述電信號的增益。[0220]對所述第一集電極、所述其他集電極提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述第一晶體管是npn型的情況下，其為比所述第四單元輸出部更正的電勢；在所述第一晶體管是Pnp型的情況下，其為比所述第四單元輸出部更負的電勢)。
[0221](21)
[0222]在設(shè)置2個場效應(yīng)晶體管作為本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的單元選擇元件的另一個構(gòu)成例、即涉及本發(fā)明第二十一方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，
[0223]作為本發(fā)明第六方式的(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中，進一步包括:
[0224]第二場效應(yīng)晶體管，具有第二源極、第二漏極和第二柵極；以及
[0225]第三場效應(yīng)晶體管，具有第三源極、第三漏極和第三柵極，
[0226]所述第二輸出部連接至所述第二源極或所述第二漏極中的一個，
[0227]所述第二源極或所述第二漏極中的另一個連接至所述第三源極和所述第三漏極中的一個，
[0228]所述第三源極或所述第三漏極中的另一個是第四單元輸出部，
[0229]所述第二柵極是第二單元選擇部，
[0230]所述第三柵極是第三單元選擇部，
[0231]當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部，并將從用于阻塞所述第三場效應(yīng)晶體管的第三選擇電勢改變至用于使所述第三場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第四選擇電勢的電勢施加至所述第三單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且從所述第四單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第四單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0232]對所述連續(xù)或相互連接的集電極提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述集電極是η型的情況下，其為比所述第四輸出部更正的電勢，在所述集電極是P型的情況下，其為比所述第四輸出部更負的電勢)。
[0233](22)
[0234]作為本發(fā)明的第十六方式的上述(16)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的一個構(gòu)造例、即涉及本發(fā)明第二十二方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括:
[0235]第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度；
[0236]多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度；
[0237]多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第
一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度；
[0238]第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸；
[0239]第一絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；以及
[0240]第一柵極，設(shè)置在所述第一絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域，
[0241]所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是第一單元輸出部，
[0242]所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域是第二單元輸出部，
[0243]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0244]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，
[0245]所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得，
[0246]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域，
[0247]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域，
[0248]當將對所述第一單元輸出部施加的電勢從第一電勢改變至第二電勢以從所述第二單元輸出部獲得所述電信號、或者將對所述第二單元輸出部施加的電勢從第三電勢改變至第四電勢以從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0249]可以像下述本發(fā)明的第二十三方式中那樣規(guī)定上述(22)中所述的第一、第二、第三和第四電勢之間的相互關(guān)系。
[0250]作為本發(fā)明的第二十三方式，涉及本發(fā)明第二十二方式的(22)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，相對于所述第一電勢，所述第三電勢可以具有用于將所述不相互連接的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于與其相接觸的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域反向偏置的極性的電勢差；相對于所述第二電勢，所述第四電勢可以具有用于將所述不相互連接的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于與其相接觸的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域正向偏置的極性的電勢差。
[0251 ] 對于上述電勢，相互關(guān)系和變化方向比其絕對值更重要。
[0252]當從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，首先，將所述第一輸出部從第一電勢改變至所述第二電勢，在該電勢變化所引起的脈沖噪聲減小之后，將所述第二單元輸出部從所述第三電勢改變至所述第四電勢，從而可以改進由于單元選擇而引起的脈沖噪聲與
電信號重疊的比率。
[0253]另一方面，當從所述第二單元輸出部獲得所述電信號時，首先，將所述第二單元輸出部從第三電勢改變至所述第四電勢，在該電勢變化所引起的脈沖噪聲減小之后，將所述第一單元輸出部從所述第一電勢改變至所述第二電勢，從而可以改進由于單元選擇而引起的脈沖噪聲與電信號重疊的比率。
[0254]此時，與用于獲得所述電信號的所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部相連接的感測放大器(電流放大器或電荷放大器)具有信號輸入和參考輸入。并且，當從所述第一單元輸出部獲所述得電信號時，該信號輸入連接至所述第一單元輸出部，并且對該參考輸入提供第二電勢。另一方面，當從所述第二單元輸出部獲得所述電信號時，該信號輸入連接至所述第二單元輸出部，并且對該參考輸入提供第四電勢。由此，該信號輸入自動地調(diào)整至與參考輸入幾乎相同的電勢，該感測放大器感測所述電信號的電流或電荷。
[0255](24)
[0256]作為本發(fā)明的第二十四方式，涉及本發(fā)明的第二十二方式的(22)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域可以通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連續(xù)而連接。
[0257]另外，盡管與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域連續(xù)的所述第五區(qū)域或第六區(qū)域是半導(dǎo)體區(qū)域，但是該區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度可以與第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度不同。
[0258](25)
[0259]作為本發(fā)明的第二十五方式，涉及本發(fā)明的第二十二方式的(22)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域可以通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個具有共同部分而連接。
[0260]另外，與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域連續(xù)的所述第五區(qū)域或第六區(qū)域是半導(dǎo)體區(qū)域。
[0261](26)
[0262]作為上述本發(fā)明的第十六方式的(16)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的另一個構(gòu)造例、即涉及本發(fā)明的第二十六方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括:
[0263]第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度；
[0264]多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度；
[0265]多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第
一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度；
[0266]第四半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域隔開，并且具有所述第二導(dǎo)電類型、第四表面和第四厚度；
[0267]第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸；
[0268]第四絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；以及
[0269]第一柵極，設(shè)置在所述第四絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域，
[0270]所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是第一單元輸出部，
[0271]所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域是第二單元輸出部，
[0272]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0273]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，
[0274]所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得，
[0275]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域，
[0276]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域，
[0277]當將對所述第一單元輸出部施加的電勢從第一電勢改變至第二電勢以從所述第二單元輸出部獲得電信號、或者將對所述第二單元輸出部施加的電勢從第三電勢改變至第四電勢以從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得的所述電信號的增益。[0278]當從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，首先，將所述第一單元輸出部從浮動狀態(tài)或第一電勢改變至所述第二電勢，在該電勢變化所引起的脈沖噪聲減小之后，將所述第二單元輸出部從所述第三電勢改變至所述第四電勢，從而可以改進由于單元選擇而引起的脈沖噪聲與電信號重疊的比率。
[0279]另一方面，當從所述第二單元輸出部獲得所述電信號時，首先，將所述第二單元輸出部從浮動狀態(tài)或第三電勢驅(qū)動至所述第四電勢，在該電勢變化所引起的脈沖噪聲減小之后，將所述第一單元輸出部從所述第一電勢改變至所述第二電勢，從而可以改進由于單元選擇而引起的脈沖噪聲與電信號重疊的比率。
[0280]此時，與用于獲得所述電信號的所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部相連接使用的感測放大器(電流放大器或電荷放大器)具有信號輸入和參考輸入。并且，當從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，該信號輸入連接至所述第一單元輸出部，并且對該參考輸入提供第二電勢。另一方面，當從所述第二單元輸出部獲得所述電信號時，該信號輸入連接至所述第二單元輸出部，并且對該參考輸入提供第四電勢。由此，該信號輸入自動地調(diào)整至與參考輸入幾乎相同的電勢，該感測放大器感測所述電信號的電流或電荷。
[0281](27)
[0282]作為本發(fā)明的第二十七方式，涉及本發(fā)明的第二十六方式的(26)中所述的實施例的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，
[0283]相對于所述第一電勢，所述第三電勢具備用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于與其相接觸的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域反向偏置的電勢差；
[0284]相對于所述第二電勢，所述第四電勢具備用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于與其相接觸的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域正向偏置的電勢差。
[0285](28)
[0286]作為本發(fā)明的第十九方式的上述(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的一個構(gòu)成例、即涉及本發(fā)明第二十八方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括:
[0287]第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度；
[0288]多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度；
[0289]多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第
一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度；
[0290]第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0291]第一絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；
[0292]第一柵極，設(shè)置在所述第一絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域；
[0293]第七區(qū)域和第八區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0294]第二絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第七區(qū)域和第八區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；以及
[0295]第二柵極，設(shè)置在所述第二絕緣膜上跨越所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域，
[0296]所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域連接至所述第七區(qū)域，
[0297]所述第八區(qū)域是第三單元輸出部，[0298]所述第二柵極是第二單元選擇部，
[0299]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0300]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第七區(qū)域相連接的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，
[0301]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域，
[0302]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域，
[0303]第二場效應(yīng)晶體管至少包括所述第七區(qū)域和第八區(qū)域作為第二源極和第二漏極以及所述第二柵極作為第二柵極，
[0304]當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的電勢、即第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的電勢、即第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且以由放大或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式從所述第三單元輸出部獲得所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第三單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0305](29)
[0306]作為本發(fā)明的第二十九方式，涉及本發(fā)明第二十八方式的(28)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連續(xù)。
[0307]另外，盡管與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域連續(xù)的所述第五區(qū)域或第六區(qū)域是半導(dǎo)體區(qū)域，但是這些區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度可以與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度不同。
[0308](30)
[0309]作為本發(fā)明的第三十方，涉及本發(fā)明第二十八方式的(28)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域可以通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個具有共同部分而連接。
[0310]另外，與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域連續(xù)的所述第五區(qū)域或第六區(qū)域是半導(dǎo)體區(qū)域。
[0311]另外，對上述本發(fā)明的第二十八方式、即(28)中所述的第一半導(dǎo)體區(qū)域提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是η型的情況下，其為比所述第二輸出部更正的電勢；在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是P型的情況下，其為比所述第二輸出部更負的電勢)。
[0312](31)
[0313]作為上述本發(fā)明第二十一方式的(21)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的另一個構(gòu)造例、即涉及本發(fā)明的第三十一方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括:
[0314]第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度；
[0315]多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度；
[0316]多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度；
[0317]第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0318]第一絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；
[0319]第一柵極，設(shè)置在所述第一絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域；
[0320]第七區(qū)域和第八區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0321]第二絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第七區(qū)域和第八區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；
[0322]第二柵極，設(shè)置在所述第二絕緣膜上跨越所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域；
[0323]第九區(qū)域和第十區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0324]第三絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第九區(qū)域和第十區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；以及
[0325]第三柵極，設(shè)置在所述第三絕緣膜上跨越所述第九區(qū)域和第十區(qū)域，
[0326]所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域連接至所述第七區(qū)域，
[0327]所述第八區(qū)域連接至所述第九區(qū)域，
[0328]所述第十區(qū)域是第四單元輸出部，
[0329]所述第二柵極是第二單元選擇部，
[0330]所述第三柵極是第三單元選擇部，
[0331]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0332]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第七區(qū)域相連接的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，
[0333]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域，
[0334]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域，
[0335]第二場效應(yīng)晶體管至少包括所述第七區(qū)域和第八區(qū)域作為第二源極和第二漏極以及所述第二柵極作為第二柵極，
[0336]第三場效應(yīng)晶體管至少包括所述第九區(qū)域和所述第十區(qū)域作為第三源極和第三漏極以及所述第三柵極作為第三柵極，
[0337]當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部，并將從用于阻塞所述第三場效應(yīng)晶體管的第三選擇電勢改變至用于使所述第三場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第四選擇電勢的電勢施加至所述第三單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且以由放大或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式從所述第四單元輸出部獲得所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第四單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0338](32)[0339]作為本發(fā)明的第三十二方式，涉及本發(fā)明第三十一方式的上述(31)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域可以通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連續(xù)而連接。
[0340]另外，盡管與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域連續(xù)的所述第五區(qū)域或第六區(qū)域是半導(dǎo)體區(qū)域，但是該區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度可以與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度不同。
[0341](33)
[0342]作為本發(fā)明的第三十三方式，涉及本發(fā)明第三十一方式的上述(31)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域可以通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個具有共同部分而連接。
[0343]另外，與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域連續(xù)的所述第五區(qū)域或第六區(qū)域是半導(dǎo)體區(qū)域。
[0344](34)
[0345]作為本發(fā)明的第三十四方式，涉及本發(fā)明第三十一方式的上述(31)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第八區(qū)域與所述第九區(qū)域可以通過連續(xù)而連接。
[0346](35)
[0347]作為本發(fā)明的第三十五方式，涉及本發(fā)明的第三十一方式的上述(31)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第八區(qū)域與所述第九區(qū)域可以通過具有共同部分而連接。
[0348]另外，對上述(31)中所述的第一半導(dǎo)體區(qū)域提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是η型的情況下，其為比所述第三輸出部更正的電勢；在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是P型的情況下，其為比所述第三輸出部更負的電勢)。
[0349](36)
[0350]作為上述(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的另一個構(gòu)造例的涉及本發(fā)明第三十六方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括:
[0351]第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度；
[0352]多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度；
[0353]多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第
一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度；
[0354]第四半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域隔開，并且具有所述第二導(dǎo)電類型、第四表面和第四厚度；
[0355]第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0356]第四絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；
[0357]第一柵極，設(shè)置在所述第四絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域；
[0358]第七區(qū)域和第八區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0359]第五絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；以及
[0360]第二柵極，設(shè)置在所述第五絕緣膜上跨越所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域；
[0361]所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域連接至所述第七區(qū)域，
[0362]所述第八區(qū)域是第三單元輸出部，[0363]所述第二柵極是第二單元選擇部，
[0364]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0365]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第七區(qū)域相連接的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，
[0366]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域，
[0367]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域，
[0368]第二場效應(yīng)晶體管至少包括所述第七區(qū)域和第八區(qū)域作為第二源極和第二漏極以及所述第二柵極作為第二柵極，
[0369]當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的電勢、即第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的電勢、即第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且以由放大或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式從所述第三單元輸出部獲得所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第三單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0370]此外，對上述(36 )中所述的第一半導(dǎo)體區(qū)域提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是η型的情況下，其為比所述第三單元輸出部更正的電勢，或者在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是P型的情況下，其為比所述第三單元輸出部更負的電勢)。
[0371](37)
[0372]作為上述(21)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的另一個構(gòu)造例的本發(fā)明的第三十七方式涉及的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括:
[0373]第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度；
[0374]多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度；
[0375]多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第
一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度；
[0376]第四半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域隔開，并且具有所述第二導(dǎo)電類型、第四表面和第四厚度；
[0377]第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0378]第四絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；
[0379]第一柵極，設(shè)置在所述第四絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域；
[0380]第七區(qū)域和第八區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；
[0381]第五絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第七區(qū)域和第八區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；
[0382]第二柵極，設(shè)置在所述第五絕緣膜上跨越所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域；
[0383]第九區(qū)域和第十區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；[0384]第六絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第九區(qū)域和所述第十區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；以及
[0385]第三柵極，設(shè)置在所述第六絕緣膜上跨越所述第九區(qū)域和所述第十區(qū)域，
[0386]所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域連接至所述第七區(qū)域，
[0387]所述第八區(qū)域連接至所述第九區(qū)域，
[0388]所述第十區(qū)域是第四單元輸出部，
[0389]所述第二柵極是第二單元選擇部，
[0390]所述第三柵極是第三單元選擇部，
[0391]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量，
[0392]除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第七區(qū)域相連接的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，
[0393]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域，
[0394]所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域，
[0395]第二場效應(yīng)晶體管至少包括所述第七區(qū)域和第八區(qū)域作為第二源極和第二漏極以及所述第二柵極作為第二柵極，
[0396]第三場效應(yīng)晶體管包括所述第九區(qū)域和所述第十區(qū)域作為第三源極和第三漏極以及所述第三柵極作為第三柵極，
[0397]當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部，并將從用于阻塞所述第三場效應(yīng)晶體管的第三選擇電勢改變至用于使所述第三場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第四選擇電勢的電勢施加至所述第三單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且以由放大或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式從所述第四單元輸出部獲得所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第四單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
[0398]此外，對上述(37 )中所述的第一半導(dǎo)體區(qū)域提供必要電勢，例如第一單元電勢(在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是η型的情況下，其為比所述第四單元輸出部更正的電勢，或者在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是P型的情況下，其為比所述第四單元輸出部更負的電勢)。
[0399](38)
[0400]作為使用上述(11 )、( 16 )、( 22 )、( 26 )中所述的單元的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的示例，涉及本發(fā)明的第三十八方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列，其特征在于，包括:
[0401]多個第一選擇線，沿第一方向延伸；
[0402]多個第二選擇線，沿與所述第一方向相交的第二方向延伸；
[0403]至少一個增益控制線；以及
[0404]上述(11)、(16)、(22)或(26)中的任一項中記載的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，
[0405]所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元各自包括所述第一單元輸出部和所述第二單元輸出部，
[0406]所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元沿所述第一方向和所述第二方向排列，
[0407]沿所述第一方向排列而形成一行的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一單元輸出部分別連接至所述多個第一選擇線中的一個，
[0408]沿所述第二方向排列而形成一列的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二單元輸出部分別連接至所述多個第二選擇線中的一個，
[0409]與不同第一選擇線相連接的所述第一單元輸出部彼此分離，
[0410]所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一柵極分別連接至所述增益控制線中的一個。
[0411]以下描述對用于從上述(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列選擇可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一選擇線和所述第二選擇線的偏置。
[0412]選擇所述多個第二選擇線之一，將其從所述第三電勢改變至所述第四電勢，使剩余的所述第二選擇線保持在第三電勢，并且選擇所述多個第一選擇線之一，將其從所述第一電勢改變至所述第二電勢，使剩余的所述第二選擇線保持在第一電勢，進行對該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的選擇。另外，從該第一選擇線或第二選擇線獲得的電信號的增益(放大率)由對所述增益控制線提供的增益控制電勢控制。
[0413]對用于執(zhí)行上述選擇方法、即選擇的所述每個選擇線施加的電勢的組合是關(guān)于用于選擇對應(yīng)于所述選擇的一個第一選擇線與所述選擇的一個第二選擇線的交點的一個所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元時的組合。
[0414]此外，當同時選擇與所述選擇的一個第一選擇線相連接的所有可變增益光電轉(zhuǎn)換單元時，可以采用下述偏置組合:將所述多個第二選擇線從浮動狀態(tài)或所述第三電勢改變至所述第四電勢，從所述多個第二選擇線獲得所述電信號，然后，將所述多個第二選擇線返回至浮動狀態(tài)或所述第三電勢。在所述多個第二選擇線被驅(qū)動至所述第四電勢之后，將所述第一選擇線從所述第一電勢改變至所述第二電勢。多個感測放大器(包括信號輸入和參考輸入，并且對參考輸入提供第四電勢)分別連接至所需的多個第二選擇線。
[0415]此外，當同時選擇與所述選擇的一個第二選擇線相連接的所有可變增益光電轉(zhuǎn)換單元時，可以采用下述偏置組合:將所述多個第一選擇線從浮動狀態(tài)或所述第一電勢改變至所述第二電勢，從所述多個第一選擇線獲得所述電信號，然后，將所述多個第一選擇線返回至浮動狀態(tài)或所述第一電勢。在所述多個第一選擇線被驅(qū)動至所述第二電勢之后，將所述第二選擇線從所述第三電勢改變至所述第四電勢。多個感測放大器(包括信號輸入和參考輸入，并且對參考輸入提供第二電勢)分別連接至所需的多個第二選擇線。
[0416](39)
[0417]作為使用上述(18 )、( 19 )、( 28 )、( 36 )中所述的單元的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的示例的、涉及本發(fā)明第三十九方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列，其特征在于，包括:
[0418]多個第三選擇線，沿第一方向延伸；
[0419]多個第三輸出線，沿與所述第一方向相交的第二方向延伸；
[0420]至少一個增益控制線；以及
[0421 ] 上述(18)、( 19)、( 28)或(36)中的任一項中記載的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，
[0422]所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元各自包括所述第二單元選擇部和所述第三單元輸出部，
[0423]所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元沿所述第一方向和所述第二方向排列，
[0424]沿所述第一方向排列而形成一行的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二單元選擇部分別連接至所述多個第三選擇線中的一個，
[0425]沿所述第二方向排列而形成一列的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第三單元輸出部分別連接至所述多個第三輸出線中的一個，
[0426]所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一柵極分別連接至所述增益控制線中的一個。
[0427]為了從上述(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中選擇作為構(gòu)成元件的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，將從所述多個第三選擇線中選擇的一個第三選擇線的電勢從所述第一選擇電勢改變至所述第二選擇電勢，將剩余的第三選擇線的電勢保持在所述第一選擇電勢處，進行對該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的選擇。在該陣列中，可以從與所選擇的一個第三選擇線相連接的所有該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元通過所述多個第三輸出線而同時獲得電信號。
[0428]多個感測放大器(包括信號輸入和參考輸入，并且對參考輸入提供“第六電勢”)分別連接至所需的多個第三輸出線。這里，設(shè)置在如(39)或(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中，第六電勢是在與所述第二場效應(yīng)晶體管的第二源極、第二漏極中的一個相連接的所述發(fā)射極以及具有該發(fā)射極的晶體管的基極正向偏置的方向的電勢；或者在與所述第二場效應(yīng)晶體管的第二源極、第二漏極中的一個相連接的所述第三半導(dǎo)體區(qū)域以及與該第三半導(dǎo)體區(qū)域相接觸的第二半導(dǎo)體區(qū)域正向偏置的方向的電勢。另外，從該第三輸出線獲得的電信號的增益(放大率)由對增益控制線提供的增益控制電勢控制。
[0429](40)
[0430]作為使用上述(20 )、( 21)、( 31)、( 37 )中所述的單元的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的示例的、涉及本發(fā)明第四十方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列，其特征在于，包括:
[0431]多個第三選擇線，沿第一方向延伸；
[0432]多個第四選擇線，沿與所述第一方向相交的第二方向延伸；
[0433]至少一個第四輸出線；
[0434]至少一個增益控制線；以及
[0435]上述(20)、(21)、(31)或(37)中的任一項中記載的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，
[0436]所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元各自包括所述第二單元選擇部、所述第三單元選擇部和所述第四單元輸出部，
[0437]所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元沿所述第一方向和所述第二方向排列，
[0438]沿所述第一方向排列而形成一行的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二單元選擇部分別連接至所述多個第三選擇線中的一個，
[0439]沿所述第二方向排列而形成一列的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第三單元選擇部分別連接至所述多個第四選擇線中的一個，
[0440]所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第四單元輸出部分別連接至至少一個所述第四輸出線，
[0441]所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一柵極分別連接至所述增益控制線中的一個。
[0442]為了從上述(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中選擇作為構(gòu)成元件的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，將從所述多個第三選擇線中選擇的一個第二選擇線的電勢從所述第一選擇電勢改變至所述第二選擇電勢，將剩余的第三選擇線的電勢保持在所述第一選擇電勢處，并且將從該多個第四選擇線中選擇的第四選擇線從所述第三選擇電勢改變至所述第四選擇電勢，將剩余的第四選擇線保持在第三選擇電勢處，進行對該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的選擇。從該第四輸出線獲得的電信號的增益(放大率)由對增益控制線提供的增益控制電勢控制(改變)。
[0443]接著，對于本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法示例以及用于該方法的電路示例進行說明。
[0444]首先，在由上述(11)、(16)、(22)或(26)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成的陣列中，為了避免在讀出時的驅(qū)動脈沖的饋通噪聲，可以選擇下述兩種方法。
[0445](41)
[0446]作為本發(fā)明第四十一方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法，其特征在于，
[0447]在作為本發(fā)明的第三十八方式的如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中，
[0448]從所述多個第二選擇線中選擇一個，將其從所述第三電勢改變至所述第四電勢，并將剩余的該多個第二選擇線保持在所述第三電勢處；
[0449]從所述多個第一選擇線中依次選擇一個，將其從所述第一電勢改變至所述第二電勢，并將剩余的該多個第一選擇線保持在所述第一電勢處，從所述選擇了一個的第二選擇線依次獲得電信號。
[0450]在這種情況下，在所述第二選擇線的電勢改變至所述第四電勢之后，電流感測放大器或電荷感測放大器(通過開關(guān)電路等)連接至第二選擇線。稍后描述用于實現(xiàn)這一點的電路。該感測放大器具有信號輸入和參考輸入，并且對參考輸入提供讀出時的第四電勢。
[0451](42)
[0452]作為本發(fā)明的第四十二方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法，其特征在于，
[0453]在作為本發(fā)明第三十八方式的如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中，
[0454]從所述多個第一選擇線中選擇一個，將其從所述第一電勢改變至所述第二電勢，并將剩余的該多個第一選擇線保持在所述第一電勢處；
[0455]從所述多個第二選擇線中依次選擇一個，將其從所述第三電勢改變至所述第四電勢，并將剩余的該多個第二選擇線保持在所述第三電勢處，從所述選擇了一個的第一選擇線獲得電信號。
[0456]在這種情況下，在所述第一選擇線的電勢改變至所述第二電勢之后，電流感測放大器或電荷感測放大器(通過開關(guān)電路等)連接至第一選擇線。稍后描述用于實現(xiàn)這一點的電路。感測放大器具有信號輸入和參考輸入，并且對參考輸入提供讀出時的第二電勢。
[0457]用與其他不同增益讀出本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的單元塊的方法由如下所述的方法(第四十三方式)實現(xiàn)。
[0458](43)
[0459]作為本發(fā)明第四十三方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法，其特征在于，在上述(38)、(39)或(40)中的任一項所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中，具有多個所述增益控制線；通過對至少2個增益控制線施加不同的電勢，使得與每個增益控制線相連接的組中的可變增益光電轉(zhuǎn)換單兀相對于同一光強度獲得的電信號的大小不同。
[0460]本發(fā)明的改變可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的特定單元的增益的讀出方法由如下所述的方法(第四十四方式)實現(xiàn)。
[0461](44)
[0462]作為本發(fā)明第四十三方式的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法，其特征在于，在上述(38)、( 39)或(40)中的任一所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中，在選擇所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的至少一個之前，對與該選擇的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元相連接的增益控制線，提供與在選擇所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的其他的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元之前不同的電勢。
[0463]在上述的讀出方法中，當選擇用于關(guān)斷第一場效應(yīng)晶體管的電勢作為對所選擇的增益控制線提供的電勢時，來自與該增益控制線相連接的各個單元塊或各個單元的攝像圖像具有最大亮度，并且在將對所選擇的增益控制線提供的電勢從用于關(guān)斷第一場效應(yīng)晶體管的電勢改變至用于接通第一場效應(yīng)晶體管的電勢的過程期間，當電勢達到亞(柵極)閾值電壓時，圖像開始變暗，當電勢被過度驅(qū)動至高于柵極閾值電壓的2-3V時，亮度變得最小。如此，可以利用本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列，以硬件水平攝像出具有亮度局部不同的圖像。
[0464]在本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中，將在讀出時選擇的(38 )中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述第一選擇線或同一所述第二選擇線、或者(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述第三選擇線、或者(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述第四輸出線的電勢預(yù)先設(shè)置(set)為讀出的電勢(在(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的情況下，其為所述第二電勢或所述第四電勢；在(39)、(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的情況下，其為所述讀出的電勢至第六電勢等)后，由感測放大器讀出，然后，將該選擇的所述第一選擇線或同一所述第二選擇線、或者第三輸出線或第四輸出線設(shè)為重置電勢，通過該選擇的所述第一選擇線或同一所述第二選擇線、或者第三輸出線或第四輸出線，對在讀出后也可能殘留的陣列內(nèi)電荷、單元內(nèi)電荷進行放電和重置。通常，為了簡化，可以使重置電勢與在讀出時設(shè)置的電勢相同。根據(jù)本發(fā)明，還提供了出于該目的的電勢設(shè)置電路。
[0465]下面提供的電勢設(shè)置電路是用于在從第一選擇線讀出(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列時的電勢設(shè)置電路的示例(第四十五方式)。
[0466](45)
[0467]涉及本發(fā)明第四十五方式的第二電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括:
[0468]多個第六場效應(yīng)晶體管；以及
[0469]第二電勢提供裝置，
[0470]所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的源極和漏極以及柵極，
[0471]所述用于輸出的源極和漏極中的一個分別連接至上述(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第一選擇線，并且源極和漏極中的另一個連接至所述第二電勢提供
裝置，
[0472]至少在所述第二選擇線的電勢從所述第三電勢改變至所述第四電勢的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的柵極，
[0473]在所述第二選擇線的電勢處于除了所述第二選擇線從所述第三電勢改變至所述第四電勢時的時間點以外的、所述第三電勢或所述第四電勢時的至少一個時間點處，將用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的第六接通控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的柵極。
[0474]下面提供的涉及本發(fā)明第四十六方式的設(shè)置/重置電路是用于從(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的第二選擇線讀出電信號時的設(shè)置/重置電路的一個示例。
[0475](46)
[0476]作為本發(fā)明第四十六方式的第四電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括:
[0477]多個第六場效應(yīng)晶體管；以及
[0478]第四電勢提供裝置，
[0479]所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的源極和漏極以及柵極，
[0480]所述用于輸出的源極和漏極中的一個分別連接至上述(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第二選擇線，并且源極和漏極中的另一個連接至所述第四電勢提供
裝置，
[0481]至少在所述第一選擇線的電勢從所述第一電勢改變至所述第二電勢的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的柵極，
[0482]在所述第一選擇線的電勢處于除了所述第一選擇線從所述第一電勢改變至所述第二電勢時的時間點以外的、所述第一電勢或所述第二電勢時的至少一個時間點處，將用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的第六接通控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的柵極。
[0483]下面提供的本發(fā)明第四十七方式涉及的電勢設(shè)置電路是從(39)中所述的光電轉(zhuǎn)換陣列讀出時的電勢設(shè)置電路的一個示例。
[0484](47)
[0485]作為本發(fā)明的第四十七方式的第六電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括:
[0486]多個第六場效應(yīng)晶體管；以及
[0487]第六電勢提供裝置，
[0488]所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第六源極和第六漏極以及第六柵極，
[0489]所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個分別連接至上述(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第三選擇線，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個連接至所述第六電勢提供裝置，
[0490]至少在所述第三選擇線的電勢從所述第一選擇電勢改變至所述第二選擇電勢的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極，
[0491]在所述第三選擇線的電勢處于除了所述第一選擇線從所述第一選擇電勢改變至所述第二選擇電勢時的時間點以外的、所述第一選擇電勢或所述第二選擇電勢時的至少一個時間點處，將用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的第六接通控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極。[0492]所述第六電勢是在從(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列讀出電信號時、對所述第三輸出線或后述的第四輸出線提供的電勢。所述第一單元電勢是用于將所述第一基極/第一發(fā)射極之間的結(jié)、與光電轉(zhuǎn)換元件件共用的基極和與其相接觸的發(fā)射極之間的結(jié)、與光電轉(zhuǎn)換元件共用的第三半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域之間的結(jié)正向偏置的極性及大小的電勢。例如，當所述發(fā)射極和所述第三半導(dǎo)體區(qū)域是η型且第一單元電勢是5V時，該第六電勢為3V以下的電勢。
[0493]下面提供的電勢設(shè)置電路(第四十八方式)是用于從上述(40)中所述的光電轉(zhuǎn)換陣列讀出時的電勢設(shè)置電路的一個示例。
[0494](48)
[0495]本發(fā)明的第四十八方式涉及的第六電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括:
[0496]至少一個第六場效應(yīng)晶體管；以及
[0497]第六電勢提供裝置，
[0498]所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第六源極和第六漏極以及第六柵極，
[0499]所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個分別連接至上述(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述第四選擇線中的至少一個，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個連接至所述第六電勢提供裝置，
[0500]至少在所述第三選擇線處于所述第二選擇電勢并且所述第四選擇線從所述第三選擇電勢改變至所述第四選擇電勢時、或者在所述第四選擇線處于所述第四選擇電勢并且所述第三選擇線從所述第一選擇電勢改變至所述第二選擇電勢的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極，
[0501]在所述第三選擇線和所述第四選擇線處于所述第二選擇電勢和所述第四選擇電勢時、或者在所述第三選擇線處于所述第一選擇電勢和/或所述第四選擇線處于所述第三選擇電勢時的至少一個時間點處，將用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的第六接通控制電勢施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極。
[0502]下面提供的涉及本發(fā)明第四十九方式的電勢設(shè)置電路是將對上述(26)、(37)或(39)中所述的光電轉(zhuǎn)換陣列執(zhí)行讀出過程時連接和重置感測放大器和所述第三輸出線的時機(timing)具體化的電勢設(shè)置電路的一個示例。
[0503](49)
[0504]涉及本發(fā)明第四十九方式的第六電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括:
[0505]多個第四場效應(yīng)晶體管；
[0506]—個第六場效應(yīng)晶體管；以及
[0507]第六電勢提供裝置，
[0508]所述第四場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第四源極和第四漏極以及第四柵極，
[0509]所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第六源極和第六漏極以及第六柵極，
[0510]所述多個第四場效應(yīng)晶體管的所述用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個分別連接至上述(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第三輸出線，并且所述第四源極和所述第四漏極中的另一個連接至感測放大器的輸入，
[0511]所述第六場效應(yīng)晶體管的所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個連接至與所述感測放大器的輸入相連接的所述多個第四場效應(yīng)晶體管的用于輸出的第四源極和第四漏極中的另一個，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個連接至所述第六電勢提供裝置，
[0512]將用于依次關(guān)斷、接通和關(guān)斷所述多個第四場效應(yīng)晶體管的第四控制電壓脈沖依次施加至所述多個第四場效應(yīng)晶體管的第四柵極，
[0513]至少在所述第四場效應(yīng)晶體管從關(guān)斷切換至接通的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極。
[0514]下面提供的涉及本發(fā)明第五十方式的電勢設(shè)置電路是將對上述(26)、(37)或(39)中所述的光電轉(zhuǎn)換陣列執(zhí)行讀出過程時連接和重置感測放大器和所述第三輸出線的時機(timing)具體化的電勢設(shè)置電路的一個示例。
[0515](50)
[0516]涉及本發(fā)明第五十方式的第六電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括:
[0517]多個第四場效應(yīng)晶體管；以及
[0518]多個第六場效應(yīng)晶體管，
[0519]所述第四場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第四源極和第四漏極以及第四柵極，
[0520]所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第六源極和第六漏極以及第六柵極，
[0521]所述多個第四場效應(yīng)晶體管的所述用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個分別連接至上述(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第三輸出線，并且所述第四源極和所述第四漏極中的另一個分別連接至多個感測放大器的輸入，
[0522]所述多個第六場效應(yīng)晶體管的所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個分別連接至與所述多個第三輸出線相連接的所述多個第四場效應(yīng)晶體管的用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個連接至第六電勢提供裝置，
[0523]將用于依次關(guān)斷、接通和關(guān)斷所述多個第四場效應(yīng)晶體管的第四控制電壓脈沖依次施加至所述多個第四場效應(yīng)晶體管的第四柵極，
[0524]至少在所述第四場效應(yīng)晶體管從關(guān)斷切換至接通的時間點處，將用于關(guān)斷與所述第四場效應(yīng)晶體管的用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個相連接的第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢，施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極。
[0525]涉及本發(fā)明第五十一方式的電信號感測控制電路是用連接電路、輸出取消選擇電勢設(shè)置電路、輸出選擇電勢設(shè)置電路來定義與對上述(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出相關(guān)的電路。
[0526](51)
[0527]涉及本發(fā)明第五十一方式的電信號感測控制電路，其特征在于，包括:
[0528]連接電路；
[0529]輸出取消選擇電勢設(shè)置電路；以及
[0530]輸出選擇電勢設(shè)置電路；
[0531]所述連接電路設(shè)置在上述(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第二選擇線與感測放大器的輸入之間，
[0532]所述連接電路中的從所述多個第二選擇線中選擇的一個第二選擇線與所述感測放大器的輸入之間的電阻低于其他第二選擇線與所述感測放大器的輸入之間的電阻，[0533]所述輸出取消選擇電勢設(shè)置電路設(shè)置在所述多個第二選擇線與第三電勢提供裝置之間，
[0534]通過在從所述多個第二選擇線中選擇的所述一個第二選擇線與所述第三電勢提供裝置之間的電阻變得高于未選擇的第二選擇線與所述第三電勢提供裝置之間的電阻，所述輸出取消選擇電勢設(shè)置電路對該未選擇的第二選擇線提供所述第三電勢，
[0535]所述輸出選擇電勢設(shè)置電路設(shè)置在所述連接電路的所述感測放大器側(cè)與第四電勢提供裝置之間，
[0536]所述輸出選擇電勢設(shè)置電路的電阻在所述可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第一選擇線中的一個至少從第一電勢改變至第二電勢時的時間點處變得高于在其他的時間點處。
[0537]根據(jù)本發(fā)明的第五十二實施例的電信號感測控制電路是下述示例:其中，通過使用場效應(yīng)晶體管來構(gòu)成(51)中所述的電信號感測控制電路。
[0538](52)
[0539]本發(fā)明的第五十二方式的電信號感測控制電路，其特征在于，
[0540]在上述(51)中所述的電信號感測控制電路中，
[0541 ] 所述連接電路至少包括多個第四晶體管，
[0542]所述多個第四晶體管是場效應(yīng)晶體管，并且具有用于輸出的第四源極和第四漏極，
[0543]所述用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個分別連接至所述多個第二連接線，并且所述第四源極和所述第四漏極中的另一個連接至所述感測放大器的輸入，
[0544]所述輸出取消選擇電勢設(shè)置電路包括多個第五晶體管，
[0545]所述多個第五晶體管包括用于輸出的第五源極和第五漏極，
[0546]所述用于輸出的第五源極和第五漏極中的一個分別與所述多個第二選擇目的地相連接，并且所述第五源極和所述第五漏極中的另一個分別與所述第三電勢提供裝置相連接，
[0547]所述輸出選擇電勢選擇電路至少包括第六晶體管，
[0548]所述第六晶體管是場效應(yīng)晶體管，并且具有用于輸出的第六源極和第六漏極，
[0549]所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個與第四電勢提供裝置相連接，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個與同所述感測放大器的輸入相連接的所述多個第四晶體管的所述用于輸出的第四源極和第四漏極中的另一個相連接。
[0550]上述(43)至(50)中所述的與電勢設(shè)置電路或連接電路相連接的感測放大器除信號輸入端子外還具有參考輸入端子，并且對該參考輸入端子，在(43)的情況下提供第二電勢，在(44 )、( 49 )和(50 )的情況下提供第四電勢，并且在(45 )至(48 )的情況下提供第六電勢。
[0551]第二、第三、第四和第六電勢提供裝置包括分別用于生成第二、第三、第四和第六電勢的電子電路(一般被集成在與上述各種可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列相同的芯片上)，或者包括薄膜布線，該薄膜相互連接被集成在與上述各種可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列相同的芯片上并從分別被供給有第二、第三、第四和第六電勢的外部端子連接。
[0552]有益效果[0553]根據(jù)本發(fā)明，可以提供用于實現(xiàn)下述內(nèi)容的技術(shù):光電轉(zhuǎn)換陣列中包括的多個光電轉(zhuǎn)換單元中的一部分的增益與該多個光電轉(zhuǎn)換單元的其他部分的增益不同。
[0554]因此，根據(jù)本發(fā)明，可以獲得具有比先前更高的靈敏度和更大的動態(tài)范圍的光電轉(zhuǎn)換器件或光電轉(zhuǎn)換單元和二維光電轉(zhuǎn)換陣列。
[0555]另外，通過采用根據(jù)本發(fā)明的改變增益的方法，不需要使用極大電流輸出。因此，根據(jù)本發(fā)明，不需要為了極端地減小晶體管的集電極電阻而擴大該晶體管的平面尺寸。此夕卜，用于選擇單元的場效應(yīng)晶體管(例如，第二或第三場效應(yīng)晶體管)的尺寸不需要比先前更大。因此，根據(jù)本發(fā)明，具有大動態(tài)范圍的光電轉(zhuǎn)換單元和具有大動態(tài)范圍的光電轉(zhuǎn)換陣列的平面尺寸可以比先前更小且更密集。
[0556]此外，根據(jù)本發(fā)明，可以在不犧牲圖像的信息的精度的情況下，在成像硬件自身處局部地且實時地調(diào)整二維圖像的亮度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0557]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例中如(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的電路圖。
[0558]圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的電路圖。
[0559]圖3是圖1的電路圖中所示的一實施例中的截面圖。
[0560]圖4是圖2的電路圖中所示的另一實施例中的截面圖。
[0561]圖5是在其中晶體管被添加至圖1中所示的構(gòu)造的實施例中的電路圖。
[0562]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實施例中如(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的電路圖。
[0563]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的電路圖。
[0564]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的電路圖。
[0565]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的電路圖。
[0566]圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的電路圖。
[0567]圖11是根據(jù)本發(fā)明的一實施例中如(6)或(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的截面圖。
[0568]圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(6)或(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的截面圖。
[0569]圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(6)或(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的截面圖。
[0570]圖14是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(6)或(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的截面圖。
[0571]圖15是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(6)或(10)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換元件的截面圖。
[0572]圖16是根據(jù)本發(fā)明的實施例中如(18)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0573]圖17是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0574]圖18是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0575]圖19是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)或(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0576]圖20是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)或(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0577]圖21是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)或(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0578]圖22是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0579]圖23是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)或(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0580]圖24是根據(jù)本發(fā)明的實施例中如(20)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0581]圖25是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(20)或(21)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
[0582]圖26是根據(jù)本發(fā)明的實施例中如(16)和(18)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的截面圖。
[0583]圖27是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)或(19)或(28)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的截面圖。
[0584]圖28是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中如(18)或(19)或(36)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的截面圖。
[0585]圖29是根據(jù)本發(fā)明的實施例中如(28)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的布局平面圖。
[0586]圖30示意了根據(jù)本發(fā)明的具有圖29中所示的布局的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電特性。
[0587]圖31示意了第4電勢設(shè)置電路的實施例。
[0588]圖32示意了如(47)中所述的第6電勢設(shè)置電路的實施例。
[0589]圖33示意了圖32中所示的第6電勢設(shè)置電路的實施例中的操作電壓波形。
[0590]圖34示意了如(49)中所述的第6電勢設(shè)置電路的實施例。
[0591]圖35示意了圖34中所示的第6電勢設(shè)置電路的實施例中的操作電壓波形。
[0592]圖36示意了如(48)中所述的第6電勢設(shè)置電路的實施例。
[0593]圖37是如(51)中所述的電信號感測控制電路的實施例中的電路圖?！揪唧w實施方式】
[0594]圖1是示意了根據(jù)本發(fā)明的一實施例中如(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的電路圖。
[0595]圖1中所示的示例示出了在其中放大晶體管由100-1表示的情況以及在其中放大晶體管由100-2表示的情況。該放大晶體管100-1的基極連接至光電轉(zhuǎn)換元件101的一端。另外，在該圖中，附圖標記102示意性地指示輸入光(同樣應(yīng)適用于以下各圖)。該光電轉(zhuǎn)換元件101的另一端可以單獨連接至恒定電勢，或可以被用作用于控制對根據(jù)本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的讀出過程的讀出控制部。然而，在圖1中所示的示例中，光電轉(zhuǎn)換元件101的另一端通過連接裝置而連接至這2個晶體管的集電極。這2個晶體管的集電極充當根據(jù)本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第一輸出部I。在該電路中，該放大晶體管100-1的發(fā)射極還連接至放大晶體管100-2的基極。此外，該放大晶體管100-1和100-2形成可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的放大部分。該放大部分和與其相連接的光電轉(zhuǎn)換器件一起被稱作放大光電轉(zhuǎn)換部分。此外，由10-1表示的第一場效應(yīng)晶體管的第一源極或第一漏極分別連接至該放大晶體管100-2的發(fā)射極和基極(或放大晶體管100-1的發(fā)射極)，并且該第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一柵極形成增益控制部9。該放大晶體管100-2的發(fā)射極充當?shù)诙敵霾?。
[0596]以下關(guān)于圖1中所示的具體示例來描述根據(jù)本發(fā)明如(I)中所述的改變增益的方法。
[0597]流經(jīng)所述光電轉(zhuǎn)換器件的光電流、或者通過在讀出時對由光電轉(zhuǎn)換元件放電或累積的電荷(這意味著:在寄生于所述光電轉(zhuǎn)換元件上或故意與光電轉(zhuǎn)換元件相連接的電容器中累積電荷，或者對所累積的電荷進行放電)進行充電和放電而生成的電流、或者在所述光電轉(zhuǎn)換元件中生成的電壓被所述放大晶體管放大，并流入或流出第一輸出部I或第二輸出部2。流動信號電流或流動信號電荷根據(jù)所述增益控制部的電勢而增大或減小。在本發(fā)明中，這些信號電流和信號電荷一起被稱作電信號。
[0598]當在其中感應(yīng)(接通)第一場效應(yīng)晶體管的溝道的方向上改變增益控制部的電勢(增益控制電勢)時，形成用于在所述放大晶體管100-2的基極和發(fā)射極之間繞行的電流路徑。并且使應(yīng)當在其基極和發(fā)射極之間流動的要放大的電流繞行。因此，在其基極和發(fā)射極之間連接所述第一場效應(yīng)晶體管的放大晶體管的放大率(增益)可以減小。即，增益可以由增益控制電勢改變。
[0599]當圖1中所示的整個構(gòu)造被視為光電轉(zhuǎn)換元件時，根據(jù)光輸入信息而流入所述第一輸出部或第二輸出部輸入或從第一輸出部或第二輸出部輸出的信號電流或信號電荷的增益(即，電信號的放大率(增益))根據(jù)所述增益控制部9的電勢而改變。這意味著實現(xiàn)了可變增益光電轉(zhuǎn)換器件。
[0600]另外，在本發(fā)明中，當強調(diào)晶體管的放大功能時，晶體管被稱作放大晶體管，而當放大晶體管被重新聲明時或者在許多情況下出于簡化的目的，晶體管僅被稱作晶體管。此夕卜，當其僅被描述為晶體管時，這在許多情況下主要表示雙極型晶體管。
[0601]為了使用光電轉(zhuǎn)換元件的另一端作為所述讀出控制部以防止讀出，將光電轉(zhuǎn)換元件的另一端的電勢設(shè)置為在從所述晶體管100-1的基極電勢至其發(fā)射極電勢的方向上設(shè)置的電勢(在晶體管100-1是npn晶體管的情況下，處于比基極電勢更負的電勢；在晶體管100-1是pnp晶體管的情況下，處于比基極電勢更正的電勢，即，沿在基極與發(fā)射極之間施加反向偏置的方向的電勢)。為了允許讀出，將所述光電轉(zhuǎn)換元件的另一端設(shè)置為在從晶體管100-1的基極電勢至其發(fā)射極電勢的反向方向上設(shè)置的電勢(在晶體管100-1是npn晶體管的情況下，處于比基極電勢更正的電勢，或者在晶體管100-1是pnp晶體管的情況下，處于關(guān)于基極電勢的負電勢，即，沿在基極與發(fā)射極之間施加正向偏置的方向的電勢)。
[0602]圖2是示意了如(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的另一實施例的電路圖。除下述內(nèi)容外，圖2中所示的示例與圖1中所示的示例相同:第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極連接至晶體管100-1的基極和發(fā)射極(或晶體管100-2的基極)。
[0603]然而，當晶體管100-1的基極連接至第一場效應(yīng)晶體管的第一源極或第一漏極時，來自第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極的泄漏電流與晶體管100-1的基極、發(fā)射極泄漏電流重疊，并且然后，可變增益光電轉(zhuǎn)換器件可能在低照度處較不敏感。因此，需要下述構(gòu)造:其通過例如將與第一柵極重疊的第一源極和第一漏極的雜質(zhì)濃度設(shè)置為低于接觸部分的雜質(zhì)濃度等，來減小來自第一場效應(yīng)晶體管的第一源極或第一漏極的泄漏電流。
[0604]另外，在該第一場效應(yīng)晶體管的連接構(gòu)造的情況下，可以在不具有圖2中的晶體管100-2的電路構(gòu)造中實現(xiàn)增益控制。在這種情況下，第二輸出部是晶體管100-1的發(fā)射極。
[0605]圖3是在半導(dǎo)體襯底上集成的圖1的電路圖中所示的根據(jù)本發(fā)明的實施例的截面圖的示例。附圖標記110表示充當晶體管100-1和100-2的集電極的具有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域。附圖標記120-1和120-2表示具有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，該多個第二半導(dǎo)體區(qū)域被提供為與第一半導(dǎo)體區(qū)域110相接觸(在圖中，與表面的內(nèi)側(cè)相接觸)并充當晶體管100-1和100-2的基極。附圖標記130-1和130-2表示具有第一導(dǎo)電類型的多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，該多個第三半導(dǎo)體區(qū)域被提供為分別與該第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1和120-2相接觸(在圖中，與表面的內(nèi)側(cè)相接觸)并充當晶體管100-1和100-2的發(fā)射極。
[0606]在圖3中，附圖標記151和152表示第五區(qū)域和第六區(qū)域，第五區(qū)域和第六區(qū)域被提供為與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110相接觸(在圖中，與表面的內(nèi)側(cè)相接觸)，并充當?shù)谝粓鲂?yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極。第五區(qū)域和第六區(qū)域與第一半導(dǎo)體區(qū)域110形成整流結(jié)。該第五區(qū)域151和第六區(qū)域152可以是具有相反導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體或者具有整流屬性的金屬或金屬硅化物。
[0607]此外，第一場效應(yīng)晶體管10-1的溝道被形成在第一絕緣膜111之下，第一絕緣膜111被至少提供在該第五區(qū)域151與該第六區(qū)域152之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110的第一表面上。第五區(qū)域151與第六區(qū)域152之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110的第一表面變成溝道形成區(qū)。
[0608]在該第一絕緣膜111上跨越該第五區(qū)域151與第六區(qū)域152提供的第一柵極153利用對其施加的電勢來感應(yīng)和耗盡該溝道。該第一柵極153通過改變感應(yīng)溝道的方向上的電勢來增大溝道的電導(dǎo)或電流并減小增益。
[0609]在圖3中，由于作為所述第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的一個的第五區(qū)域151與所述晶體管100-2的基極120-2連續(xù)，并且作為所述第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的另一個的第六區(qū)域152經(jīng)由連接用導(dǎo)電薄膜81連接至晶體管100-2的發(fā)射極130-2，因此所述第一場效應(yīng)晶體管10-1的溝道變?yōu)榫w管100-2的基極和發(fā)射極之間的繞行電流路徑，并且電導(dǎo)或電流的變化改變了圖3中所示的光電轉(zhuǎn)換元件的增益。
[0610]在圖3中，在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110的第一表面上形成的絕緣膜119上形成的光電轉(zhuǎn)換元件101的一端(在圖中，101的右邊緣)經(jīng)由導(dǎo)電薄膜81連接至晶體管100-1的基極120-1。在該圖中，其另一端(在圖中，101的左邊緣)被提供有獨立偏置電勢或被用作讀出控制部，這與圖1中所示的構(gòu)造不同。
[0611]第一輸出部是第一半導(dǎo)體區(qū)域110，并在必要時被提供有電極。第二輸出部21連接至晶體管100-2的發(fā)射極130-2。增益控制部91連接至第一場效應(yīng)晶體管的第一柵極153。
[0612]另外，在圖3中，附圖標記114表示下述區(qū):該區(qū)被提供以切割可在第一半導(dǎo)體區(qū)域110的第一表面上形成的寄生溝道，以便防止在區(qū)域之間生成泄漏電流，并且該區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于第一半導(dǎo)體區(qū)域110內(nèi)部的雜質(zhì)濃度。
[0613]此外，第一半導(dǎo)體區(qū)域110可以是半導(dǎo)體襯底自身。因此，如上所述的多個光電轉(zhuǎn)換元件被集成在其上，并且光電轉(zhuǎn)換元件可以被排列為當需要與第一半導(dǎo)體區(qū)域110無關(guān)地提供獨立電勢時在支撐襯底90上電隔離。在圖3中，由附圖標記100表示的光電轉(zhuǎn)換元件102和晶體管100-1的組合是放大光電轉(zhuǎn)換部分的最小單元。
[0614]圖4是如圖2的電路圖中所示的實施例的構(gòu)造的截面圖的示例。與圖3中相同的附圖標記表示相同的功能。在圖4中，第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1和120-2分別與第五區(qū)域151和第六區(qū)域152連續(xù)。在該連續(xù)構(gòu)造的情況下，可以實現(xiàn)更高密度的集成。第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1和第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2通過連接用導(dǎo)電薄膜81而連接。由此，該第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2和與該第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2連續(xù)的第六區(qū)域152電連接。S卩，由于晶體管100-1的基極(在該示例中，為該第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1)與第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的一個(在該示例中，為該第五區(qū)域151)連續(xù)且相連接，并且晶體管100-1的發(fā)射極(在該示例中，為該第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1)連接至第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的另一個(在該示例中，為該第六區(qū)域152)，那么第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極連接在晶體管100-1的基極和發(fā)射極之間，以控制光電轉(zhuǎn)換元件的增
Mo
[0615]與圖3中所示的示例同樣地，在圖4中所示的構(gòu)造中，第一輸出部是所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110，第二輸出部21來自所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2，并且增益控制部91是第一柵極153。另外，從每個區(qū)域提取的電極與第一輸出部、第二輸出部和增益控制部的端子相對應(yīng)。
[0616]圖5是示意了在其中向圖1中所示的構(gòu)造添加了晶體管100-3的構(gòu)造的電路圖。在圖5中所示的示例中，所述晶體管100-2的發(fā)射極連接至該晶體管100-3的基極，并且該晶體管100-3的發(fā)射極是第二輸出部2自身或連接至第二輸出部2的電極。該晶體管100-3的集電極連接至其他晶體管100-1和100-2的集電極，并進一步連接至第一輸出部I。該光電轉(zhuǎn)換元件的增益是三個晶體管100-1、100-2和100-3的放大率之積，并遠大于作為2個晶體管100-1和100-2的放大率之積的圖1和2中所示的光電轉(zhuǎn)換元件的增益。通過第一場效應(yīng)晶體管10-1，使晶體管100-2的放大率可變。
[0617]圖6至10示意了根據(jù)本發(fā)明、根據(jù)如(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的實施例的構(gòu)造。盡管在圖1、2和5中示意了光電轉(zhuǎn)換元件101，但是光電轉(zhuǎn)換元件101不是特別在圖6至10中示意的，這是由于這些圖示意了在其中晶體管100-1的基極和集電極被用作光電轉(zhuǎn)換元件的情況。由于光電轉(zhuǎn)換器件和基極與彼此連續(xù)并且不需要用于將放大晶體管相互連接的基極端子，因此未示意基極端子。然而，示意了對基極的光輸入102。
[0618]圖6例示了在其中放大晶體管是100-1和100-2的兩晶體管情況。在圖6中所示的示例中，這2個晶體管的集電極相互連接，并且存在由這2個晶體管的基極構(gòu)成的多個基極和針對該基極而提供的多個發(fā)射極。由被輸入至放大晶體管100-1的基極的附圖標記102所表示的光輸入生成的光電流或者通過該光電流放電或累積的電荷的充電或放電電流被放大和讀出。放大晶體管100-1的基極被與光電轉(zhuǎn)換元件(未示意)共享，并且未連接至其他基極和發(fā)射極。在本發(fā)明中，從第一輸出部I和第二輸出部2讀出的電流和電荷被稱作信號電流和信號電荷。另外，這些被通稱作電信號。在圖6中所示的示例中，這2個放大晶體管100-1和100-2的集電極由連接裝置連接，并形成根據(jù)本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第一輸出部I。此外，在該電路中，放大晶體管100-1的發(fā)射極連接至放大晶體管100-2的基極。此外，由附圖標記10-1表示的第一場效應(yīng)晶體管的第一源極或第一漏極分別連接至放大晶體管100-2的發(fā)射極和基極(或晶體管100-1的發(fā)射極)。另外，第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一柵極是增益控制部9。放大晶體管100-2的發(fā)射極未連接至其他基極和發(fā)射極，并且是本實施例中的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第二輸出部2。該放大晶體管100-1和100-2以及被用作光電轉(zhuǎn)換元件的放大晶體管100-1的基極和集電極形成放大光電轉(zhuǎn)換部分。
[0619]另外，在本發(fā)明中，當強調(diào)晶體管的放大效果時，其被描述為放大晶體管。然而，當放大晶體管被重新聲明時或者在許多情況下出于簡化的目的，其僅被稱作晶體管。
[0620]流經(jīng)作為所述光電轉(zhuǎn)換元件的晶體管100-1的基極-集電極結(jié)的光電流被放大晶體管放大，并且然后作為信號電流和信號電荷流入和流自所述第一輸出部I或第二輸出部
2?？商鎿Q地，用于在讀出時對針對其在該結(jié)(結(jié)電容器或與該結(jié)并聯(lián)連接的電容器)中累積的電荷被該光電流放電的量進行充電的電流被所述放大晶體管放電，并且然后作為信號電流或信號電荷流入和流自所述第一輸出部I和第二輸出部2。這些電信號的量值根據(jù)所述增益控制部的電勢而增大和減小。當所述增益控制部的電勢在其中感應(yīng)(接通)第一場效應(yīng)晶體管的溝道的方向上改變時，形成用于在晶體管的基極和發(fā)射極之間繞行的電流路徑，并且然后，存在于基極和發(fā)射極之間的晶體管的放大率小。即，當圖6中所示的整個構(gòu)造被視為光電轉(zhuǎn)換元件時，根據(jù)光輸入信息獲得的電信號的增益根據(jù)增益控制部9的電勢(增益控制電勢)而改變。這意味著實現(xiàn)了可變增益光電轉(zhuǎn)換器件。
[0621]除下述內(nèi)容外，圖7中例示的電路與圖6中所示的電路相同:第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極分別連接至放大晶體管100-1的基極和發(fā)射極(或晶體管100-2的基極)。示意了晶體管100-1的基極端子，這是由于基極連接至第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極。
[0622]圖8中例示的電路是下述電路:其中，晶體管100-1的基極-集電極結(jié)被用作與圖5中所示的電路相同的構(gòu)造中的光電轉(zhuǎn)換元件。在圖8中所示的電路中，三個晶體管100-1,100-2和100-3的集電極分別相互連接在一起，并且存在由這三個晶體管的基極形成的多個基極和對該多個基極而提供的多個發(fā)射極。在圖8中所示的示例中，這三個晶體管100-1、100-2和100-3的集電極由連接裝置連接，并形成根據(jù)本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第一輸出部I。在該電路中，晶體管100-1的發(fā)射極還連接至晶體管100-2的基極，并且晶體管100-2的發(fā)射極連接至晶體管100-3的基極。另外，由附圖標記10-1表示的第一場效應(yīng)晶體管的第一源極或第一漏極分別連接至放大晶體管100-2的發(fā)射極和基極(或晶體管100-1的發(fā)射極)，并且第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一柵極是增益控制部9。放大晶體管100-3的發(fā)射極未連接至其他基極和發(fā)射極，并且是根據(jù)本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第二輸出部2。該晶體管100-1、100-2和100-3以及作為光電轉(zhuǎn)換元件而共享的晶體管100-1的基極和集電極形成放大光電轉(zhuǎn)換部分。晶體管100-1的基極不相互連接至放大光電轉(zhuǎn)換部分中的多個晶體管的多個基極或多個發(fā)射極。
[0623]圖9例示了在圖8中所示的電路中所述晶體管100-2的發(fā)射極所連接至的第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極取而代之連接至晶體管100-3的發(fā)射極的情況下的構(gòu)造電路圖。在圖8中所示的電路中，所述第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極在一個晶體管的基極和發(fā)射極之間繞行。相反，在圖9中所示的電路中，由于第一場效應(yīng)晶體管10-1連接在2個晶體管100-2和100-3的基極和發(fā)射極之間，因此增益改變的量不是一個晶體管的放大率，而是2個晶體管的放大率之積。因此，在圖9中所示的電路中，控制范圍明顯大于圖8中所示的電路的控制范圍。
[0624]圖10例示了在圖8中所示的電路中晶體管100-2的基極所連接至的第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極取而代之連接至晶體管100-1的基極的情況下的構(gòu)造電路圖。在圖8中所示的電路中，第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極在一個晶體管的基極和發(fā)射極之間繞行。相反，在圖10中所示的電路中，由于第一場效應(yīng)晶體管
10-1連接在2個晶體管100-1和100-2的基極和發(fā)射極之間，因此增益改變的量不是一個晶體管的放大，而是2個晶體管的放大之積。因此，在圖10中所示的電路中，控制范圍明顯大于圖8中所示的電路的控制范圍。
[0625]另外，當執(zhí)行直接電流讀出時，所期望的是，將電勢極性和溝道導(dǎo)電類型的極性選擇為使得第一場效應(yīng)晶體管的第一源極連接至所述晶體管100-1的基極(當晶體管100-1是npn型時，第一場效應(yīng)晶體管是P溝道)。對于用于讀出放電電荷或累積電荷的脈沖操作的情況，反過來則成立。一般地，來自場效應(yīng)晶體管的漏極泄漏電流大于源極泄漏電流。
[0626]圖11至14示意了根據(jù)本發(fā)明的實施例中如(6)和(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的截面結(jié)構(gòu)圖的示例。另外，圖11中例示的電路是根據(jù)本發(fā)明的由圖6中所示的電路圖例示的構(gòu)造的截面結(jié)構(gòu)圖的示例。除下述內(nèi)容外，圖11中所示的構(gòu)造是圖3中所示的相同構(gòu)造:晶體管110-1的基極區(qū)域(120-1)和集電極區(qū)域(110)中附圖標記101所表示的部分被共享以形成光電轉(zhuǎn)換元件101。此外，在以下提及的截面結(jié)構(gòu)圖中，未示意圖3和4中所示的用于連接的所述導(dǎo)電薄膜，而是取而代之，為了簡化，在要相互連接的區(qū)域之間繪制了虛線以示出連接狀態(tài)。
[0627]這里對圖11進行了說明，盡管可能作出冗余說明，這是由于已經(jīng)說明了圖3。在具有第一表面118、第一厚度119和第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域110的第一表面的一部分中，具有第二表面128、第二厚度129和相反導(dǎo)電類型(第二導(dǎo)電類型)的多個第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1和120-2被與第一半導(dǎo)體區(qū)域110相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)地提供。另外，在該多個第二半導(dǎo)體區(qū)域的第二表面128的一部分中，具有第三表面138、第三厚度138和第一導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1和130-2被與第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)地提供。該第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1被分別與該第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1的第二表面的部分相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)地通過，并且第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2被與第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2的第二表面的部分相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)地提供。第五區(qū)域151和第六區(qū)域152被提供為與該第一半導(dǎo)體區(qū)域的該第一表面118的一部分相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)。在被夾于該第一半導(dǎo)體區(qū)域110的該第五區(qū)域和第六區(qū)域之間的第一表面118上形成第一絕緣膜111。該第一絕緣膜111被延伸至第五區(qū)域151和第六區(qū)域152的表面的一部分。跨越該第五區(qū)域151和該第六區(qū)域152在第一絕緣膜111上形成第一柵極153。
[0628]晶體管100-1被構(gòu)成為使得所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110是集電極，第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1是基極，并且與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1相接觸地提供的所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1是發(fā)射極。晶體管100-2被構(gòu)成為使得所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110是集電極，所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2是基極，并且與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2相接觸地提供的所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2是發(fā)射極。這2個晶體管的集電極是共同的第一半導(dǎo)體區(qū)域110并等效地電連接。
[0629]第一場效應(yīng)晶體管10-1被構(gòu)成為使得與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110的表面的部分相接觸地提供的第五區(qū)域151和第六區(qū)域152是第一源極和第一漏極，所述第一絕緣膜111是柵極絕緣膜，并且所述第一柵極153是第一柵極。根據(jù)對第一柵極施加的電勢，在第一柵極153之下的所述第五區(qū)域和第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的表面的部分中感應(yīng)和耗盡溝道。
[0630]光電轉(zhuǎn)換元件101包括所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110和所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1。對于該光電轉(zhuǎn)換元件101，用于放大的初始放大晶體管是該晶體管100-1。光電轉(zhuǎn)換元件101向該晶體管的基極輸入該光電轉(zhuǎn)換兀件101的光電轉(zhuǎn)換電流、在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1之間的結(jié)中通過該光電轉(zhuǎn)換電流而放電或充電的電荷的放電或充電電流并將其放大，然后從作為該晶體管100-2的發(fā)射極的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2以電信號的形式輸出。出于該目的，用于電連接該光電轉(zhuǎn)換元件101與晶體管100-1的基極的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1被構(gòu)成為彼此連續(xù)或共同。
[0631]在圖11中例示的電路中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2和所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1在所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域之間相互連接至彼此。另一方面，所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1和所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2未相互連接。所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2被用作本實施例的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第二輸出部。在許多情況下，第二輸出部21可以經(jīng)由導(dǎo)電布線連接至電極。在圖11中例示的電路中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110被用作本實施例的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第一輸出部，并且在許多情況下，第一輸出部可以經(jīng)由導(dǎo)電布線連接至電極。
[0632]作為第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第二源極中的一個的第五區(qū)域151與作為晶體管100-2的基極的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2連續(xù)且電連接。就采用該構(gòu)成而言，圖11中例示的電路還是根據(jù)本發(fā)明的實施例中如(7)中描述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件。作為第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極中的另一個的第六區(qū)域152經(jīng)由導(dǎo)電薄膜(由圖11中的虛線示意性地示出)連接至作為晶體管100-2的發(fā)射極的所述第三半導(dǎo)體區(qū)域120-3。
[0633]由所述晶體管100-1放大的所述電量被從與第2半導(dǎo)體區(qū)域120-2相互連接的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1輸入至第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2(晶體管100-2的基極)，被晶體管100-2放大，并且然后以電信號的形式從所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2、即本實施例中的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第二輸出部輸出。
[0634]如上所述，所述第一場效應(yīng)晶體管的第一源極和第一漏極中的一個通過與所述晶體管100-2的基極(所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2)連續(xù)而連接，第一源極和第一漏極中的另一個連接至所述晶體管100-2的發(fā)射極(所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2)，并且因此，形成所述晶體管100-2的基極和發(fā)射極之間的繞行路徑。因此，可以通過利用對第一柵極153施加的增益控制電勢改變所述第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極之間的電導(dǎo)或電流來改變晶體管100-2的放大率，并且因此，可以改變本實施例的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的增益。另外，在該圖中，第一柵極153自身可以被用作增益控制部，或者與第一柵極153相連接的端子或?qū)щ姳∧た梢允窃鲆婵刂撇?1 (在下文中，同樣應(yīng)適用)。
[0635]圖12也示意了圖8中所示的實施例的橫截面構(gòu)造的示例，并例示了如(6)和(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件。
[0636]在圖12中所示的電路中，第二半導(dǎo)體區(qū)域的數(shù)目和第三半導(dǎo)體區(qū)域的數(shù)目均是3，其多于圖11中所示的電路中的數(shù)目。所添加的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-3和第三半導(dǎo)體區(qū)域130-3具分別有第二表面128和第二厚度129以及第三表面138和第三厚度139，并分別充當晶體管100-3的基極和發(fā)射極。在圖11中未相互連接的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2在該實施例中連接至第二半導(dǎo)體區(qū)域120-3，并將電信號傳遞至晶體管100-3的基極。因此，本實施例中的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的整個增益增大由晶體管100-3實現(xiàn)的放大的量。
[0637]在本實施例中，未相互連接的第三半導(dǎo)體區(qū)域是該第三半導(dǎo)體區(qū)域130-3，形成本實施例中的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的第二輸出部。在圖12中例示的電路中，出于高密度布局的目的，作為所述第一場效應(yīng)晶體管的第一源極和第一漏極中的另一個的所述第六區(qū)域152與第二半導(dǎo)體區(qū)域120-3連續(xù)。就采用該布局而言，圖12中例示的電路被稱為如(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的另一實施例。所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2經(jīng)由與第六區(qū)域152連續(xù)的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-3連接至第一場效應(yīng)晶體管的第一源極和第一漏極中的另一個(所述第六區(qū)域152)。即，通過第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極來繞行晶體管100-2的基極和發(fā)射極。與圖11中例示的電路同樣地，在該構(gòu)造下，圖12中例示的電路實現(xiàn)可變增益光電轉(zhuǎn)換器件。另外，本實施例中的最大增益比圖11中例示的電路中的最大增益大出由該晶體管100-3實現(xiàn)的放大的量。
[0638]圖13中例示的電路是另一實施例中如(6)和(7)中描述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖，并且是圖9中例示的電路的截面圖的示例。此外，圖13中例示的電路是如(20)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的實施例。
[0639]在圖13中，多個第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1、120_2和120_3與多個第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1、130-2和130-3之間的連接狀況與圖12中相同。然而，作為第一場效應(yīng)晶體管10_1的第一源極和第一漏極中的一個的第五區(qū)域151通過與作為晶體管100-2的基極的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2連續(xù)而電連接。另外，作為第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第二漏極中的另一個的第六區(qū)域152經(jīng)由相互連接導(dǎo)電薄膜(由虛線示意)連接至作為晶體管100-3的發(fā)射極的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-3。即，通過該第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極來繞行晶體管100-2的基極和晶體管100-3的發(fā)射極。由于作為晶體管100-2的發(fā)射極的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2和作為晶體管100-3的基極的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-3相互連接至彼此，因此可以通過對第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一柵極施加的增益控制電勢來改變由晶體管100-2和晶體管100-3這2個晶體管構(gòu)成的放大級處的放大率。因此，圖13中例示的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件可以實現(xiàn)比具有圖11和12中所示的橫截面構(gòu)造的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的可變增益高出量級的可變增益。
[0640]另外，就作為第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的一個的第五區(qū)域151與作為晶體管100-2的基極的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2連續(xù)而言，圖13中例示的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件還是如(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的另一實施例。
[0641]圖14例示了另一實施例中如(6)和(7)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖。此外，圖14中例示的電路是實施例中圖10中所示的電路的截面圖的示例。
[0642]在圖14中，多個第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1、120_2和120_3與多個第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1、130-2和130-3之間的連接狀況與圖12中相同。然而，作為第一場效應(yīng)晶體管10_1的第一源極和第一漏極中的一個的第五區(qū)域151通過與作為晶體管100-1的基極的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1連續(xù)而電連接。另一方面，作為第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第二漏極中的另一個的第六區(qū)域152經(jīng)由連接導(dǎo)電薄膜(由虛線示意)連接至作為晶體管100-2的發(fā)射極的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-2。即，通過第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極來繞行晶體管100-1的基極和晶體管100-2的發(fā)射極。在本實施例中，可以通過對第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一柵極施加的增益控制電勢來改變由晶體管100-1和晶體管100-2這2個晶體管構(gòu)成的放大級處的放大率。因此，圖14中例示的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件可以實現(xiàn)比具有圖11和12中所示的橫截面構(gòu)造的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的可變增益高出量級的可變增益。
[0643]另外，就作為第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的一個的第五區(qū)域151與作為晶體管100-1的基極的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1連續(xù)而言，本實施例還是如(8)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的另一實施例。
[0644]圖15例示了另一實施例中如(6)和(10)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖。此外，圖15中例示的電路是實施例中圖9中所示的電路的截面圖的示例。
[0645]在圖15中，晶體管100-1、100-2和100_3之間的相互連接(B卩，多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與多個第三半導(dǎo)體區(qū)域之間的相互連接)與圖13中相同。相反，圖15中例示的電路中的第一場效應(yīng)晶體管10-1的橫截面構(gòu)造與圖13中例示的電路中不同。
[0646]在圖15中，具有第四表面148、第四厚度149和相反導(dǎo)電類型(第二導(dǎo)電類型)的第四半導(dǎo)體區(qū)域140被與第一半導(dǎo)體區(qū)域110相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)地提供。
[0647]第五區(qū)域151和第六區(qū)域152被與該第四半導(dǎo)體區(qū)域的該第四表面148的一部分相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)地提供。另外，該第五區(qū)域151和第六區(qū)域152由諸如具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體之類的與該第四半導(dǎo)體區(qū)域形成整流結(jié)的材料、或者與該第四半導(dǎo)體區(qū)域形成肖特基結(jié)的具有功函數(shù)的金屬或硅化物構(gòu)成。此外，在該第四半導(dǎo)的該第四表面148的該第五區(qū)域151和第六區(qū)域152之間的部分上提供了第四絕緣膜141。并且，該第四絕緣膜141還延伸至第五區(qū)域151和第六區(qū)域152的表面的一部分。導(dǎo)電薄膜153設(shè)置在該第四絕緣膜上跨越第五區(qū)域151和第六區(qū)域152。
[0648]在圖15中所示的實施例中，該第五區(qū)域151充當?shù)谝粓鲂?yīng)晶體管10_1的第一源極和第一漏極中的一個。另外，第六區(qū)域152充當?shù)谝粓鲂?yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的另一個。此外，該導(dǎo)電薄膜153充當該第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一柵極。作為該第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的一個的第五區(qū)域151連接至該第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2。此外，作為該第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的另一個的第六區(qū)域152連接至該第三半導(dǎo)體區(qū)域130-3。即，作為該第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的一個的第五區(qū)域151連接至該晶體管100-2的基極。另外，作為該第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的另一個的第六區(qū)域152連接至該晶體管100-3的發(fā)射極。因此，可以通過對第一柵極153施加的增益控制電勢來改變由該晶體管100-2和該晶體管100-3構(gòu)成的2個放大級所實現(xiàn)的增益。
[0649]該第一柵極153自身、或者與其相連接的導(dǎo)電薄膜或從而構(gòu)成的端子作為柵極控制部91。并且，第三晶體管的發(fā)射極130-3自身、或者與其相連接的導(dǎo)電薄膜或從而構(gòu)造的端子作為第二輸出部21。
[0650]在圖15中所示的實施例中，盡管針對第四半導(dǎo)體區(qū)域的分離增加了器件的表面積，但是由在第一半導(dǎo)體區(qū)域由光生成的載流子所導(dǎo)致的第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極之間的泄漏電流的增大可以通過該第四半導(dǎo)體區(qū)域吸收光生載流子而被抑制，并且因此，可以防止最大增益的減小。
[0651]當?shù)谝惠敵霾勘惶鎿Q以讀取第一單元輸出部并且第二輸出部被替換以讀取第二單元輸出部時，可以將圖1至15中例示的構(gòu)成和橫截面構(gòu)造應(yīng)用于如(11)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的實施例(在圖5至15中，光電轉(zhuǎn)換元件共享晶體管100-1的基極、集電極或第一半導(dǎo)體區(qū)域110和第二半導(dǎo)體區(qū)域120)。當?shù)谝惠敵霾勘惶鎿Q以讀取第一單元輸出部并且第二輸出部被替換以讀取第二單元輸出部時，可以將圖5至15中例示的結(jié)構(gòu)和橫截面構(gòu)造應(yīng)用于實施例中如(16)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。并且，當?shù)谝惠敵霾勘惶鎿Q以讀取第一單元輸出部并且第二輸出部被替換以讀取第二單元輸出部時，可以將圖11至14中例示的橫截面構(gòu)造應(yīng)用于實施例中如(22)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。此夕卜，可以將圖15中例示的橫截面構(gòu)造應(yīng)用于實施例中如(26)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。
[0652]在這種情況下，當通過將多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一單元輸出部(與這些區(qū)相連接的導(dǎo)電薄膜或第一半導(dǎo)體區(qū)域110)和所述第二單元輸出部21相互連接來構(gòu)成陣列時，通過相互連接的布線來從所述第一單元輸出部所述和第二單元輸出部中的一個或這2個讀出電信號。為了通過使用上述單元來構(gòu)成二維陣列，需要如圖3、4、11至15中所示那樣在支撐襯底90上形成第一半導(dǎo)體區(qū)域110并且在平面圖中沿縱向方向或橫向方向上電隔離(isolation)第一半導(dǎo)體區(qū)域110。
[0653]圖16至23和26至28示意了實施例中如(18)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。在實施例中，所述第二場效應(yīng)晶體管10-2進一步被添加至如(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件。在本實施例中，所述第二輸出部連接至所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二源極或第二漏極中的一個，該第二源極或第二漏極中的另一個是第三單元輸出部23，并且所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二柵極是第二單元選擇部32。另外，圖26中所示的實施例是圖19中所示的實施例的截面圖的示例。在圖26中，第二場效應(yīng)晶體管10-2進一步被添加至圖3中所示的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖。在本實施例中，構(gòu)成所述第二輸出部的第六區(qū)域152與第二場效應(yīng)晶體管的第二源極154和第二漏極155之中的區(qū)域154連續(xù)且電連接，區(qū)域155是第三單元輸出部23，并且第二柵極156是第二選擇部32。圖26示意了下述構(gòu)造:其中，通過導(dǎo)電薄膜81將第三單元輸出部23從區(qū)域155延伸至電極。
[0654]當采用如(18)中所述的構(gòu)成時，所述第二場效應(yīng)晶體管充當單元選擇元件，并且因此，單元面積增大，但在構(gòu)成陣列時，不需要各列或各行都分離晶體管的集電極。因此，該構(gòu)造提高了與MOSLSI制造工藝的兼容性(compatibility)。
[0655]圖19至23、27和28還示意了實施例中如(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。在每個圖中，如(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的所述第二輸出部連接至所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二源極或第二漏極中的一個，第二源極或第二漏極中的另一個是第三單元輸出部23，并且所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二柵極是第二單元選擇部32。另夕卜，圖27中所示的實施例是如(28)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的實施例。并且圖27中所示的實施例是下述實施例:其中，第二場效應(yīng)晶體管10-2進一步被添加至圖13中所示的實施例。在本實施例中，構(gòu)成所述第二輸出部的第六區(qū)域152與第二場效應(yīng)晶體管的第二源極154和第二漏極155當中的區(qū)域154連續(xù)且相連接，區(qū)域155是第三單元輸出部23，并且第二柵極156是第二選擇部32。圖28示意了實施例中如(36)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并示意了下述實施例:其中，第二場效應(yīng)晶體管10-2進一步被添加至圖15中所示的實施例。構(gòu)成第二輸出部的第六區(qū)域152電連接至第二場效應(yīng)晶體管的第二源極154和第二漏極155當中的區(qū)域154，區(qū)域155是第三單元輸出部23，并且第二柵極156是第二選擇部32。
[0656]當采用如(19 )、( 28 )和(36 )中所述的構(gòu)成時，所述第二場效應(yīng)晶體管充當單元選擇元件，并且因此，單元面積增大，但在構(gòu)成陣列時，不需要各列或各行都分離晶體管的集電極。因此，該構(gòu)造提高了與MOSLSI制造工藝的兼容性。
[0657]圖24和25示意了實施例中如(20)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。在每個圖中，將第三場效應(yīng)晶體管10-3的第三源極和第三漏極中的一個57連接至圖16和22中所示的如(18)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第三單元輸出部，將第三源極和第三漏極中的另一個58作為第四單元輸出部24，并且將第三柵極59作為第三單元選擇部33。當采用該構(gòu)成時，所述第三場效應(yīng)晶體管充當?shù)诙鲂?yīng)晶體管的同時充當單元選擇元件，并且因此，單元面積增大，但在構(gòu)成陣列時，例如通過將第二單元選擇部與沿行方向延伸的多個選擇線之一相連接、將第三單元選擇部與沿列方向延伸的多個選擇線之一相連接并且然后從沿陣列的行和列方向延伸的選擇線中選取一組選擇線來選擇單元。
[0658]圖25還示意了根據(jù)本發(fā)明的實施例中如(21)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。在圖25中，示意將第三場效應(yīng)晶體管10-3的第三源極和第三漏極中的一個57連接至如(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的圖22中的所述第三單元輸出部，將第三源極和第三漏極中的另一個作為第四單元輸出部24，并且將第三柵極59作為第三單元選擇部33。[0659]圖26示意了實施例中圖16中所示的如(16)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的截面圖的示例。在該圖中，與根據(jù)本發(fā)明的圖3中所示的如(2)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件和如(10)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的截面圖中相同的附圖標記表示該元件或該單元中的相同功能。在圖26中所示的實施例中，第二場效應(yīng)晶體管10-2是作為單元選擇場效應(yīng)晶體管而提供的。附圖標記154和155表示下述區(qū)域:這些區(qū)域被提供得與第一半導(dǎo)體區(qū)域110相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)且相互隔開，并具有針對所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的整流結(jié)，并且分別是第二場效應(yīng)晶體管的第二源極區(qū)域和第二漏極區(qū)域域。在該區(qū)域154和155的部分的表面上以及在該區(qū)域154和155之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的表面上形成絕緣膜112，并且在其上跨越區(qū)域154和155提供第二柵極156。該第二柵極156是該第二場效應(yīng)晶體管的第二柵極。
[0660]所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二源極或第二漏極中的一個154通過與第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極中的另一個152連續(xù)而連接。所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二源極或第二漏極中的另一個155形成圖26中所示的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第二單元輸出部22。在圖26中，第二單元輸出部通過導(dǎo)電薄膜81延伸至電極并由附圖標記22表示。該第二柵極156形成可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第二單元選擇部32。如在圖中由虛線示意性地示出的那樣，第二柵極可以連接至通過導(dǎo)電薄膜延伸的電極。
[0661]圖27示意了實施例中圖22中所示的如(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的截面圖的示例，并且還示意了實施例中如(28)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。在該圖中，與根據(jù)本發(fā)明的圖13中所示的如(22)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元和如(6)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖中相同的附圖標記表示該元件或該單元中的相同功能。在圖27中，還提供第二場效應(yīng)晶體管10-2作為單元選擇場效應(yīng)晶體管。附圖標記154和155表示第七區(qū)域和第八區(qū)域，所述第七區(qū)域和第八區(qū)域被提供得與第一半導(dǎo)體區(qū)域110相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)且相互隔開，并具有針對所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的整流結(jié)，并且分別是該第二場效應(yīng)晶體管的第二源極區(qū)域和第二漏極區(qū)域。在該第七區(qū)域和第八區(qū)域154和155的部分的表面上以及在該第七區(qū)域和第八區(qū)域154和155之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的表面上形成第二絕緣膜112，并且在其上跨越該第七區(qū)域和第八區(qū)域154和155提供第二柵極156。該第二柵極156是該第二場效應(yīng)晶體管的第二柵極。
[0662]所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二源極或第二漏極中的一個154通過與所述第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極和第一漏極中的另一個152連續(xù)而電連接。所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二漏極和第二源極中的另一個155形成圖27中所示的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第三單元輸出部23。該第二柵極156形成可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第二單元選擇部32。如在圖中由虛線示意性地示出的那樣，第二柵極可以連接至通過導(dǎo)電薄膜延伸的電極。
[0663]圖28示意了實施例中圖22中所示的如(19)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的截面圖的示例，并且還示意了實施例中如(36)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。在該圖中，與根據(jù)本發(fā)明的圖15中所示的如(10)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件和如(24)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的截面圖中相同的附圖標記表示該元件或該單元中的相同功能。在圖28中，還提供第二場效應(yīng)晶體管10-2作為單元選擇場效應(yīng)晶體管。附圖標記154和155表示第七區(qū)域和第八區(qū)域，所述第七區(qū)域和第八區(qū)域被提供得與第四半導(dǎo)體區(qū)域140相接觸(在圖中，與其表面的內(nèi)側(cè)相接觸)且相互隔開，并具有針對所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的整流結(jié)，并且分別是該第二場效應(yīng)晶體管的第二源極區(qū)域或第二漏極區(qū)域。在該第七區(qū)域和第八區(qū)域154和155的部分的表面上以及在該第七區(qū)域和第八區(qū)域154和155之間的第一半導(dǎo)體區(qū)域的表面上形成第五絕緣膜142，并且在其上跨越該第七區(qū)域和第八區(qū)域154和155提供第二柵極156。該第二柵極156是第二場效應(yīng)晶體管的柵極。
[0664]所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二源極或第二漏極中的一個154通過與第一場效應(yīng)晶體管10-1的第一源極或第一漏極中的另一個152連續(xù)而電連接。所述第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二源極或第二漏極中的另一個155形成圖28中所示的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第三單元輸出部23。該第二柵極156形成可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第二單元選擇部
32。如在圖中由虛線示意性地示出的那樣，第二柵極可以連接至通過導(dǎo)電薄膜延伸的電極。
[0665]圖29是在其中利用2微米規(guī)則設(shè)計如(28)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的示例的平面圖。盡管其橫截面與圖27中的截面圖類似，但是在關(guān)于所述第一和第二場效應(yīng)晶體管而與圖27中的方向相反的方向上提供晶體管100-3，以將該單元的器件定位在正方形部分中。用于表示每個區(qū)和晶體管的附圖標記與圖27中相同，并且以下描述圖27中未使用的附圖標記和構(gòu)成。
[0666]附圖標記123-2和123_3表示蘇搜狐第二半導(dǎo)體區(qū)域120_2和120_3的接觸孔。附圖標記133-1、133-2和133-3是所述第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1、130-2和130-3的接觸孔。
[0667]由于還示意了每個區(qū)域之間的相互連接，因此用于相互連接的導(dǎo)電薄膜由附圖標記81表示。該導(dǎo)電薄膜采用雙層結(jié)構(gòu)，其中，第一層和第二層是從第一半導(dǎo)體區(qū)域110的表面依次定義的。具有附圖標記81的實線表示第一層，并且具有附圖標記81的虛線表示第二層。在該第一層與該第二層之間提供了層間絕緣膜。將第一層導(dǎo)電薄膜和第二層導(dǎo)電薄膜相連接的通孔被示意為就有虛線的正方形(由諸如如稍后描述32-3和91-3之類的附圖標記表示)。
[0668]圖29示意了從陣列結(jié)構(gòu)中取出的一個單元，并且還示意了第三選擇線13-k、第三輸出線15-j和增益控制線91。該第三選擇線14-k通過通孔32-3與從所述第二柵極156延伸的第二選擇部32相連接。第三輸出線15-j連接至從第二場效應(yīng)晶體管10-2的第二源極或第二漏極中的另一個155延伸的第三輸出部23。增益控制線19-k通過通孔91-3與從所述第一場效應(yīng)晶體管10-1的柵極153延伸的增益控制部91相連接。
[0669]包括所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110及其結(jié)的構(gòu)造被用作光電轉(zhuǎn)換元件。因此，所述晶體管100-1的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1被設(shè)計為具有比其他晶體管的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2和120-3更大的面積。
[0670]圖30示意了當根據(jù)本發(fā)明的實施例中圖29中所示的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元被構(gòu)成為使得出現(xiàn)下述情況時的電特性:
[0671]第一半導(dǎo)體區(qū)域100是η型高電阻半導(dǎo)體區(qū)域；
[0672]第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1、120-2和120-3是具有大約1Ε18個原子/cc的表面雜質(zhì)濃度的P型半導(dǎo)體區(qū)域；
[0673]第三半導(dǎo)體區(qū)域130-1、130-2和130_3是具有大約1E21個原子/cc的表面雜質(zhì)濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域；
[0674]第五區(qū)域和第六區(qū)域是具有大約1Ε20個原子/cc的表面雜質(zhì)濃度的P型半導(dǎo)體區(qū)域。由此，放大晶體管是npn型雙極型晶體管，并且第一和第二場效應(yīng)晶體管是P溝道類型。
[0675]圖30示意了下述曲線圖:其中，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中圖29中所示的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的情況下，當?shù)谌敵霾康碾妱軻cell_OUt_3S0V時，來自第三輸出部的輸出電流(第三單元出處的輸出電流)的絕對值Iloutl關(guān)于第二單元選擇部的電勢Vselect(第二單元選擇處的電勢)的變化。該曲線圖示意了下述三種情況:其中，第一半導(dǎo)體區(qū)域的電勢為6V，并且增益控制部的電勢Vgain為0V、3V或6V。在Vselect>5.5V的范圍內(nèi)，從該單元阻塞輸出電流lout。在VselecK0.2V的范圍內(nèi)，當Vgain為從3至6V并達到最大值(該最大值在實驗中是60 μ A并根據(jù)輸入光的強度而改變)時，不對值Iloutl進行增益控制。當該單元被放入暗盒中時，值Iloutl大約為1Ε-11Α?？紤]到場效應(yīng)晶體管的尺寸，由于該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元可以充分地供給到100 μ A的程度的輸出電流，因此在沒有增益控制的情況下可以實現(xiàn)大約7位動態(tài)范圍。該圖表示意了當Vgain為OV時對值| 1ut進行增益控制以將其減小至大約1/6000從而達到大約1Ε-8Α。由于進行測量的環(huán)境是暗室，因此可以通過將增益控制為最小值直到值Iloutl增大以達到大約100 μ A來感測具有更大強度的輸入光。在這種情況下，輸入光的強度可以比在圖30的情況下大出4位。
[0676]該結(jié)果示出了可以通過使用根據(jù)本發(fā)明的增益控制功能來至少在11位范圍內(nèi)標識光強度的變化。在本實施例中，所述第一場效應(yīng)晶體管的第一源極和第一漏極繞行所述第二晶體管的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-2和所述第三晶體管的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-3。然而，當相互連接的構(gòu)造被變更為繞行所述第一晶體管的第二半導(dǎo)體區(qū)域120-1和所述第三晶體管的第三半導(dǎo)體區(qū)域130-3時，輸入強度檢測的動態(tài)范圍可以被增大至12?13位范圍。
[0677]當二維陣列由根據(jù)本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成并且在該陣列的必要部分和其他部分中改變多個單元的增益控制電勢時，可以同時捕獲照度比以四個量級左右不同的在整個圖像的局部區(qū)域內(nèi)具有高可見性的部分圖像和其相鄰圖像。
[0678]在圖30中所示的實施例中，所述第一和第二場效應(yīng)晶體管是P溝道，并且當作為所述第二單元選擇部的第二柵極的電勢Vselect低于Vcl-Vth2-3Vbe時，可以從所述第二單元輸出部獲得電信號。這里，Vcl是所述第一單元電勢(對所述第一半導(dǎo)體區(qū)域施加的電勢)，Vth2是第所述二場效應(yīng)晶體管的柵極閾值電壓，并且3Vbe是第一、第二和第三晶體管的基極-發(fā)射極電壓之和。當所述增益控制電勢為0V，所述第一場效應(yīng)晶體管幾乎完全繞行晶體管100-2的基極(所述第二半導(dǎo)體區(qū)域122)和晶體管100-3的發(fā)射極(所述第三半導(dǎo)體區(qū)域133)時，因此由光電轉(zhuǎn)換元件(在這種情況下，由第所述二半導(dǎo)體區(qū)域121和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110構(gòu)成的光電二極管)執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換的所述電量被輸入至晶體管100-1的基極(所述第二半導(dǎo)體區(qū)域121)，被所述晶體管100-1放大，被輸出至所述晶體管100-1的發(fā)射極(所述第三半導(dǎo)體區(qū)域131)，流經(jīng)由第二場效應(yīng)晶體管10-2的溝道形成的旁路，并幾乎正如電變量那樣以電信號的形式從第二場效應(yīng)晶體管10-2的第八區(qū)域158(輸出部23)輸出。在該狀態(tài)中，當?shù)诙卧x擇部的電勢低于Vcl-Vth2-Vbe時，從第三單元輸出部輸出電信號。
[0679]當將脈沖電勢中的變化(例如，從6V至0V、從OV至6V)應(yīng)用于第二單元選擇部以讀出電信號時，就該電路中的晶體管的組合(npn晶體管和P溝道場效應(yīng)晶體管)而言，電流從該單元的內(nèi)部(例如，所述第三半導(dǎo)體區(qū)域133)輸入至所述第二場效應(yīng)晶體管的源極，并且因此，當電流變小時，所述第二場效應(yīng)晶體管的電阻變大，使得讀出時間和重置時間變長。為了避免這一點，可以將所述第三單元輸出部的電壓Vcell_0Ut_3設(shè)置為與Vselect(在單元選擇時)_Vth2相比更接近于Vcl。因此，將所述第二場效應(yīng)晶體管放在非飽和區(qū)域(三極管區(qū)域)中的操作中，減小從源極看去的電阻，并且然后可以減少讀出時間。
[0680]另外，在脈沖讀出的情況下，對于低照度光輸入，利用光輸入積分時間與讀出時間之比來放大電流，并從第三輸出部獲得電信號(針對細節(jié)，參考
【發(fā)明內(nèi)容】
中的(4)段)。通常還可以在根據(jù)本發(fā)明的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中實現(xiàn)通過使用脈沖讀出而進行的放大。
[0681]圖31示意了實施例中如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列和如(46)中所述的用于執(zhí)行對陣列的讀出過程的第四電勢設(shè)置電路。圖31示意了根據(jù)本發(fā)明的下述陣列的示例:在該陣列中，在第一方向上排列如(11 )、( 16 )、( 22 )或(26 )中所述的m個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且在第二方向上排列如(11 )、(16)、(22)或(26)中所述的η個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。該陣列中的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目是mXn。在圖31中，使用附圖標記1000來表示可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且根據(jù)諸如下述之類的位置將帶連字符的數(shù)字添加至附圖標
記的末尾:1000-1-1、1000-2-1、1000-3-1、1000-4-1、......、1000-m-l、1000-1-2、1000-2-2、1000-3-2、......、1000-m-2、1000-1-3、1000-2-3、1000-3-3、......、1000-m-3、......、1000-1-j
(未示意)、......、1000-m_n。
[0682]附圖標記11-1、11-2、11_3、……、ll_n指示第一選擇線，第一選擇線通常被提供了多達在第二方向上排列的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目η個。每個第一選擇線11-1、11-2、
11-3、……、I1-η電連接至在相同行中排列的該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第一單元輸出部。
[0683]附圖標記12-1、12-2、12_3、……、12_m指示第二選擇線，第二選擇線通常被提供了多達在第一方向上排列的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目m個。每個第二選擇線12-1、12-2、
12-3、……、12-n電連接至在相同列中排列的該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第二單元輸出部。
[0684]由于第一選擇線11-1、11-2、11-3、......、ll_n 或第二選擇線 12-1、12-2、12-3、...…、12-m可能不電連接至被排列為虛設(shè)單元等的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，因此在第一方向或第二方向上排列的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目和第一選擇線或第二選擇線的數(shù)目不必相同。
[0685]提供了 2個所述增益控制線19-1和19-2，并且在左側(cè)(19-1)或右側(cè)(19-2)各自連接至一根線，以在所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元陣列的左側(cè)和右側(cè)上實現(xiàn)不同增益。例如，當針對該增益控制線19-1提供用于接通所述第一場效應(yīng)晶體管的電勢并且針對該增益控制線19-2提供用于關(guān)斷所述第一場效應(yīng)晶體管的電勢時，可以獲得下述圖像:其中，亮部分的可見性在左側(cè)上占優(yōu)，并且因變黑而不能識別的暗部分的細節(jié)在右側(cè)上可見。
[0686]為了依次從該可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列讀出輸出，將從第一電勢改變至第二電勢(以正常脈沖的形式)的電勢施加至所選擇的第一選擇線ιι-j，并且將未選擇的該多個第一選擇線11-1、11-2、11-3、……、ll_n維持在該第一電勢處。因此，經(jīng)由該第二選擇線12_1、12-2、12-3、……、12-m來同時取得來自與該第一選擇線ll_j相連接的該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電信號。
[0687]同時從所述多個第二選擇線12-1、12-2、12_3、......、12_m取得(并行出)的電信號
被與所述多個第二選擇線相連接的多個感測放大器2002-1、2002-2、2002-3、……、2002_m放大(包括阻抗轉(zhuǎn)換)。在該電信號是電流或電荷的情況下，將電信號轉(zhuǎn)換為電壓輸出(在必要時對其進行放大)。并行取得且放大或轉(zhuǎn)換后的該電信號被與該感測放大器的輸出相連接的掃描電路3000依次掃描，并且然后可以作為串行信號而被取出。
[0688]當對從根據(jù)本發(fā)明的如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述第二選擇線讀出的電信號進行感測時，對高精度讀出來說優(yōu)選的是，在從第二選擇線讀出電信號之前或之后，將所述第二選擇線設(shè)置在所述第四電勢處。在如上設(shè)置第四電勢之后，將所述第二選擇線置于浮動狀態(tài)中，使所選擇的所述第一選擇線ιι-j的電勢從所述第一電勢改變至第二電勢，并且然后由感測放大器檢測所述電信號。在這種情況下，針對上述感測放大器使用具有信號輸入和參考輸入的差分感測放大器，通過對該參考輸入提供第四電勢，從而可以在信號輸入的電勢被設(shè)置在第四電勢處的情況下檢測電信號輸出。
[0689]此外，當所選擇的第一選擇線ΙΙ-j的電勢從該第一電勢改變至該第二電勢(以正常脈沖的形式)時，從第二選擇線讀出電信號，并且然后，將第二選擇線的電勢重置為第四電勢，從而可以重置光電轉(zhuǎn)換單元的內(nèi)部電勢。[0690]圖31還示意了用于設(shè)置如上所述設(shè)置和重置的電勢的實施例中如(46)中所述的第四電勢設(shè)置電路。
[0691]在該圖中，附圖標記4010表不設(shè)置電路。該設(shè)置電路4010包括多個第六晶體管
4006-1、4006-2、4006-3、......、4006_j (未示意 4006-j)、......、4006_m。該第六晶體管
4006-1、4006-2、4006-3、......、4006-j (未示意 4006-j)、......、4006_m 與具有相同最后數(shù)
字的第二選擇線12-1、12-2、12-3、……、12_j (未示意12_j)、……、12_m相對應(yīng)。該第六
晶體管4006-1、4006-2、4006-3、......4006_m是場效應(yīng)晶體管，第六場效應(yīng)晶體管4006-j
(j=l、2、3、......、m)的2個輸出(源極或漏極)中的一個連接至第二選擇線12-j (j=l、2、
3、……、m)，并且這2個輸出中的另一個(經(jīng)由設(shè)置電路的端子4010-4)與第四電勢提供裝置4001相連接。
[0692]感測放大器2002-1、2002-2、2002-3、......、2002_m 的信號輸入 2002-1-1、
2002-2-1、2002-3-1、......、2002-m-l 連接至各自對應(yīng)的該第二選擇線 12-j( j=l、2、3、......、
m)、該第六晶體管4006-j (j=l、2、3、......、m)的輸出中的一個。該感測放大器的參考輸入
2002-1-2、2002-2-2、2002-2-2、......、2002-m_2 連接至該第四電勢提供裝置 4001。
[0693]給第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的柵極(經(jīng)由設(shè)置電路的端子4010-3)提供從用于關(guān)斷該第六晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的電勢改變至用于接通該第六晶體管的電勢的控制電壓脈沖。
[0694]在第一選擇線處于第一電勢時的時間的至少一部分期間或者在第一選擇線的電勢從第二電勢改變至第一電勢之前，將用于從該關(guān)斷至接通的控制電壓脈沖施加至第六晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的柵極。后一定時對在構(gòu)成如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的單元中重置單元電勢來說有效，并且可以在從所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元讀出信號之后第一選擇線處于第二電勢期間的時間的部分中設(shè)置定時。換言之，只要至少在該第一選擇線ιι-j的電勢從該第一電勢改變至該第二電勢而開始感測的時間點處，將用于關(guān)斷該第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的控制電勢施加至第六晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的柵極即可。
[0695]如上所述的控制電壓脈沖具有用于驅(qū)動第六場效應(yīng)晶體管從關(guān)斷至接通以及反過來的電勢變化，并且在如上所述的必要定時處從包括例如傳統(tǒng)移位寄存器等脈沖生成電路的控制脈沖提供部提供該控制電壓脈沖。在其中該第四電勢提供裝置連接至該設(shè)置電路4010的電路被稱作第四電勢設(shè)置電路。
[0696]實施例中如(45)中所述的第二電勢設(shè)置電路包括以下構(gòu)成。
[0697]所述設(shè)置電路中的第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的2個輸出(源極或漏極)中的一個連接至第一選擇線11-j (j=l、2、3、……、m)，并且這2個輸出中的另一個(經(jīng)由該設(shè)置電路的端子4010-4)與第二電勢提供裝置(替換附圖標記4001 ;未示意)相連接。
[0698]感測放大器2002-1、2002-2、2002-3、......、2002_m 的信號輸入 2002-1-1、
2002-2-1、2002-3-1、......、2002-m_l 連接至各自對應(yīng)的第一選擇線 11-j (j=l、2、3、......、
m)、該第六晶體管4006-j (j=l、2、3、......、m)的輸出中的一個。該感測放大器的參考輸入
2002-1-2、2002-2-2、2002-2-2、......、2002-m_2 連接至該第二電勢提供裝置。
[0699]可以通過將所述第四電勢設(shè)置電路中的以上說明中的第一選擇線與第二選擇線、第一電勢和第三電勢、以及第二電勢和第四電勢進行交換來說明第六場效應(yīng)晶體管的操作。
[0700]圖32示意了實施例中如(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列和用于執(zhí)行對陣列的讀出過程的如(47)中所述的第六電勢設(shè)置電路I。并且圖32示意了下述陣列的示例:在該陣列中，在第一方向上排列根據(jù)本發(fā)明的如(18)、(19)、(28)或(36)中所述的m個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且在第二方向上排列根據(jù)本發(fā)明的如(18)、(19)、(28)或(36)中所述的η個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元。該陣列中的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目是mXn。在圖32中，使用附圖標記1001來`表示該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且根據(jù)諸如下述之類的位置將帶連字符的數(shù)字添加`至附圖標記的末尾:1001-1-1、1001-2-1、1001-3-1、
1001-4-1、......、1001-m-l、1001-1-2、1001-2-2、1001-3-2、......、1001-m-2、1001-1-3、
1001-2-3、1001-3-3、......、1001-m_3、......、1001_1-j (未示意)、......、1001-m_n。
[0701]附圖標記13-1、13-2、13_3、……、13_n指示第三選擇線，第三選擇線通常被提供了多達在第二方向上排列的如(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目η個。每個第三選擇線13-1、13-2、13-3、……、13_η電連接至在相同行中排列的該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的第二單元輸出部。
[0702]附圖標記15-1、15-2、15_3、……、15_m指示第三輸出線，第三輸出線通常被提供了多達在第一方向上排列的該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目m個。每個第三輸出線15-1、
15-2、15-3、......、15-m電連接至在相同列中排列的該可變增益光電轉(zhuǎn)換單兀的第一單兀輸出部。
[0703]由于第三選擇線13-1、13-2、13-3、......、13_n 或第三輸出線 15-1、15-2、15-3、...…、15-m可能不電連接至被排列為虛設(shè)單元等的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，因此在第二方向或第一方向上排列的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)目和第三選擇線或第二選擇線的數(shù)目不必相同。
[0704]提供了 2個所述增益控制線19-1和19-2，并且在左側(cè)(19-1)或右側(cè)(19-2)各自連接至一根線，以在所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元陣列的左側(cè)和右側(cè)上實現(xiàn)不同增益。以在可變增益光電轉(zhuǎn)換單元陣列的左側(cè)和右側(cè)上實現(xiàn)不同增益。例如，當針對增益控制線19-1提供用于接通所述第一場效應(yīng)晶體管的電勢并且針對該增益控制線19-2提供用于關(guān)斷所述第一場效應(yīng)晶體管的電勢時，可以獲得下述圖像:其中，亮部分的可見性在左側(cè)上占優(yōu)，并且因變黑而不能識別的暗部分的細節(jié)在右側(cè)上可見。[0705]為了依次從該可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列讀出輸出，將從第一選擇電勢改變至第二選擇電勢(以正常脈沖的形式)的電勢施加至所選擇的第三選擇線13-j，并且將未選擇的多個第三選擇線13-1、13-2、13-3、……、13_n維持在第一選擇電勢處。因此，經(jīng)由該第三輸出線15-1、15-2、15-3、……、15_m來同時取得來自與該第三選擇線13_j相連接的該可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電信號。
[0706]同時從所述多個第三輸出線15-1、15-2、15_3、……、15_m取得(并行出)的電信號被與所述多個第三輸出線相連接的多個感測放大器2002-1、2002-2、2002-3、……、2002_m放大(包括阻抗轉(zhuǎn)換)。在該電信號是電流或電荷的情況下，將電信號轉(zhuǎn)換為電壓輸出(在必要時對其進行放大)。并行取得且放大或轉(zhuǎn)換后的電信號被與該感測放大器的輸出相連接的掃描電路3000依次掃描，并且然后可以被視為串行信號而被取出。
[0707]當對從根據(jù)本發(fā)明的如(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述第三輸出線讀出的電信號進行感測時，對高精度讀出來說優(yōu)選的是，在從第三輸出線讀出電信號之前或之后，將所述第三輸出線設(shè)置在所述第六電勢處。在如上設(shè)置第六電勢之后，將所述第三輸出線置于浮動狀態(tài)中，使所選擇的第三選擇線13-j的電勢從所述第一電勢改變至第二電勢，并且然后由感測放大器檢測所述電信號。在這種情況下，針對上述感測放大器使用具有信號輸入和參考輸入的差分感測放大器，通過對參考輸入提供第六電勢，從而可以在信號輸入的電勢被設(shè)置在第六電勢處的情況下檢測電信號輸出。
[0708]此外，當所選擇的第三選擇線13-j的電勢從該第一選擇電勢改變至第二選擇電勢(以正常脈沖的形式)時，從第三輸出線讀出電信號，并且然后，將第三選擇線的電勢重置為所述第六電勢，從而可以重置光電轉(zhuǎn)換單元的內(nèi)部電勢。
[0709]當所述第二場效應(yīng) 晶體管的所述第七區(qū)域和第八區(qū)域被提供為與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110相接觸(當所述第一半導(dǎo)體區(qū)域110是η型時，第二場效應(yīng)晶體管10-1是ρ溝道類型)時，所述第二場效應(yīng)晶體管在源極跟隨器模式中驅(qū)動所述內(nèi)部單元電勢。因此，當單元內(nèi)部電勢變得接近于重置電勢時，將第二場效應(yīng)晶體管的源極置于高阻抗狀態(tài)中，并且因此，重置過程耗費時間，并且當在所指定的時間消逝之后中止重置過程時，該源極保持處于內(nèi)部單元不完全重置狀態(tài)中。為了在有限時間段內(nèi)完成重置過程，重要的是，決定所述第二選擇電勢與第六電勢之間的關(guān)系。
[0710]出于該目的，優(yōu)選地，將第六電勢設(shè)置為與(第二選擇電勢)_Vth2相比更接近于第一選擇電勢的值。另一方面，當需要優(yōu)先確定第六電勢以便于整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)時，優(yōu)選地，將第二選擇電勢設(shè)置為與(第六電勢)+Vth2相比更遠離第一選擇電勢的值。另外，Vth2是第二場效應(yīng)晶體管的柵極閾值電壓，在第二場效應(yīng)晶體管是ρ溝道的情況下，Vth2的符號為負，而在第二場效應(yīng)晶體管是η溝道的情況下，其符號為正。
[0711]圖32還示意了用于設(shè)置如上所述設(shè)置和重置的電勢的實施例中如(47)中所述的第六電勢設(shè)置電路I。
[0712]在該圖中，附圖標記4010表不設(shè)置電路I。該設(shè)置電路I (4010)包括多個第六場
效應(yīng)晶體管 4006-1、4006-2、4006-3、......、4006-j (未示意 4006-j)、......、4006_m。該第
六場效應(yīng)晶體管 4006-1、4006-2、4006-3、......、4006-j (未示意 4006-j)、......、4006_m 與
具有相同最后數(shù)字的第三輸出線15-1、15-2、15-3、……、15_j (未示意15-j)、……、15_m相對應(yīng)。該第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的2個輸出(源極或漏極)中的一個連接至第三輸出線15-j (j=l、2、3、……、m)，并且這2個輸出中的另一個(經(jīng)由設(shè)置電路I的端子4010-6)與第六電勢提供裝置6001相連接。
[0713]感測放大器2002-1、2002-2、2002-3、......、2002_m 的信號輸入 2002-1-1、
2002-2-1、2002-3-1、......、2002-m-l 連接至各自對應(yīng)的該第三輸出線 12_j(j=l、2、3、......、
m)、該第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的輸出中的一個。參考輸入2002-1-2、2002-2-2,2002-2-2,......、2002-m_2連接至第六電勢提供裝置6001。
[0714]給所述第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的柵極(經(jīng)由所述設(shè)置電路I的端子4010-3)提供從用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的電勢改變至用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的電勢的控制電壓脈沖。
[0715]在第三選擇線處于第一選擇電勢時的時間的至少一部分期間或者在第三選擇線的電勢從第二選擇電勢改變至第一選擇電勢之前，將用于從關(guān)斷至接通晶體管的控制電壓脈沖施加至所述第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、2、3、……、m)的柵極。后一定時對在構(gòu)成如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的單元中重置單元電勢來說有效，并且可以在從所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元讀出信號之后第三選擇線處于第二選擇電勢期間的時間的部分中設(shè)置定時。換言之，只要至少在該第三選擇線13-j的電勢從該第一選擇電勢改變至該第二選擇電勢而開始感測的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管4006-j (j=l、
2、3、……、m)的控制電勢施加至所述第六晶體管4006-j(j=l、2、3、……、m)的柵極即可。
[0716]如上所述的控制電壓脈沖具有用于驅(qū)動所述第六場效應(yīng)晶體管從關(guān)斷至接通以及反過來的電勢變化，并且在如上所述的必要定時處從包括例如傳統(tǒng)移位寄存器等脈沖生成電路的控制脈沖提供部提供該控制電壓脈沖。在其中第六電勢提供裝置6001連接至該設(shè)置電路I的電路被稱作第六電勢設(shè) 置電路I。
[0717]圖33示意了示出該第六電勢設(shè)置電路I的操作的電壓波形的示例。如波形(5)、
(6)、(7)和(8)所示，所述第三選擇線13-j (j=l、2、3、……、m)(未示意j )由依次從所述第一選擇電勢改變至第二選擇電勢至第一選擇電勢的電壓脈沖驅(qū)動，與所述第三選擇線13-j相連接的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的電信號被讀出。波形(5)至(8)示意了當所述第二場效應(yīng)晶體管是P溝道時的極性。在這種情況下，設(shè)置電路4010的第六晶體管4006-j( j=l、2、
3、……、m)(未示意)的柵極由具有由(9)示意的電壓波形的控制脈沖驅(qū)動。利用在第六晶體管是η溝道的情況下的極性示意了該波形。在第三選擇線13-j (j=l、2、3、……、m)的電勢被驅(qū)動為第一選擇電勢的階段處給柵極提供用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管4006-j(j=l、2、3、……、m)的控制脈沖。在該圖中示意了甚至在第三選擇線的電勢被驅(qū)動為第二選擇電勢的范圍的后一部分中給柵極提供用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管4006-j(j=l、2、
3、……、m)的控制脈沖。
[0718]電壓波形(12)示意了感測放大器2002的信號輸入2002_1_1和第三輸出線15_1的電壓波形。在由點線圓指示的部分處執(zhí)行感測過程。同樣適用于感測放大器2002的輸Λ 2002-l-j (j=l、2、3、……、m)和第三輸出線15-j (j=l、2、3、……、m)。該圖示意了在第六場效應(yīng)晶體管是η溝道的情況下電壓波形的極性。
[0719]使用圖34中的晶體管標記的電路圖示意了如(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中使用的如(49)中所述的第六電勢設(shè)置電路的具體示例。如(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的構(gòu)成和用于構(gòu)成元件的數(shù)字與圖32中相同。[0720]附圖標記4011表示連接電路。連接電路4011包括所述第四場效應(yīng)晶體管4004-1、
4004-2、4004-3、......、4004_m，并且設(shè)置電路2包括第六晶體管4006-0。連接電路4011、
設(shè)置電路2和第六電勢提供裝置6001構(gòu)成第六電勢設(shè)置電路。
[0721]所述第四場效應(yīng)晶體管4004-1、4004-2、4004-3、4004-m的2個輸出(源極或漏極)
中的一些(4004-1-1、4004-2-1、4004-3-1、......、4004-m_l)分別連接至第三輸出線 15-1、
15-2、15-3、......、15-m。所述第四場效應(yīng)晶體管 4004-1、4004-2、4004_3、......、4004_m
的輸出中的另一些均連接至感測放大器2003的信號輸入2003-1。所述第六場效應(yīng)晶體管4006-0的2個輸出中的一個(源極或漏極)連接至所述多個第四場效應(yīng)晶體管4004-1、
4004-2、4004-3、......、4004_m的輸出中的另一些，并且這2個輸出中的另一個4006-0-2連
接至第六電勢提供裝置6001。另外，感測放大器2003包括參考輸入2003-2，并與第六電勢提供裝置6001相連接。
[0722]針對所述多個第四場效應(yīng)晶體管的柵極依次提供用于依次關(guān)斷、接通和關(guān)斷所述多個第四場效應(yīng)晶體管的控制電壓脈沖，當?shù)谒木w管被關(guān)斷時或者在第四晶體管從被接通至被關(guān)斷之前，給所述第六場效應(yīng)晶體管的柵極提供用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的控制電壓脈沖。換言之，至少在所述多個第四場效應(yīng)晶體管中的一個從關(guān)斷切換至接通而開始感測的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的控制電勢施加至所述第六晶體管的柵極。
[0723]如上所述的控制電壓脈沖具有用于驅(qū)動所述第四場效應(yīng)晶體管或所述第六場效應(yīng)晶體管從關(guān)斷至接通以及反過來的電勢變化，并且在如上所述的必要定時處從包括例如傳統(tǒng)移位寄存器等脈沖生成電路的控制脈沖提供部提供該控制電壓脈沖。
[0724]圖35是示意了該第六電勢設(shè)置電路3的操作的電壓波形的示例。為了從所述可變增益光電單元讀出電信號，首先，將所述第三選擇線中的一個13-1 (i=l、2、3、……、n)從所述第一選擇電勢驅(qū)動至所述第二選擇電勢。該圖中的電壓波形(5)和(6)示意了驅(qū)動第三選擇線13-1并且然后驅(qū)動第三選擇線13-2。
[0725]當所述第三選擇線中的一個13-1被驅(qū)動至所述第二選擇電勢時，如波形(I)、
(2)、(3)和(4)所示，將用于從關(guān)斷至接通至關(guān)斷所述第四場效應(yīng)晶體管4004-j的電壓脈沖依次施加至所述第四晶體管4004-j (j=l、2、3、……、m)的柵極。因此，所述第三輸出線
15-j (j=l、2、3、……、m)依次連接至所述感測放大器2003的信號輸入2003-1，并且然后，從位于所述第三選擇線之一 13-1和第三輸出線之一 15-j的交叉點處的所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元讀出電信號。當在所述第四場效應(yīng)晶體管4004-j處于關(guān)斷狀態(tài)時施加用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的柵極電勢時，以第六電勢為基極點將光電轉(zhuǎn)換單元的電信號傳輸至感測放大器的信號輸入。電壓波形(9)是下述操作波形:在該波形的情況下，在接通所述第四場效應(yīng)晶體管4004-j的范圍的后一部分中接通所述第六場效應(yīng)晶體管。在這種情況下，在讀出電信號之后可以重置所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的內(nèi)部單元電勢。
[0726]在該圖中，假定所述第四場效應(yīng)晶體管4004-j是ρ溝道晶體管并且第六場效應(yīng)晶體管4006-0是η溝道晶體管，示意了波形的極性。盡管波形和電勢電平被變更，但是P溝道和η溝道的極性可以被互換。在圖34的示例中，采用可執(zhí)行電荷放大以放大在操作的初始階段處向第三輸出線讀出的累積電荷的感測放大器作為感測放大器2003。在上述第六電勢設(shè)置電路3的情況下，將重置可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的內(nèi)部單元電勢的時間段限制至接通所述第四場效應(yīng)晶體管之一的時間段。為了確保較長重置時間段，可以將所述第六電勢設(shè)置電路4構(gòu)成為使得在所述感測放大器與所述連接電路的相反一側(cè)上形成設(shè)置電路
I。所述多個第六場效應(yīng)晶體管中的一個4006-j的源極、漏極中的一個連接至所述第三輸出線中的一個15-j，并且該源極、漏極中的另一個連接至所述第六電勢提供裝置。在該構(gòu)成中，由于在所述第四場效應(yīng)晶體管4004-j被接通之前所述第四場效應(yīng)晶體管4004-j的關(guān)斷狀態(tài)下，不能接通所述第六場效應(yīng)晶體管4006-j，因此設(shè)置電路2可能對恰在執(zhí)行讀出過程之前設(shè)置所述第三輸出線15-j的第六電勢來說必要。然而，當在所述第四場效應(yīng)晶體管4004-j的接通狀態(tài)后的關(guān)斷狀態(tài)之后執(zhí)行重置過程時，可以執(zhí)行設(shè)置所述第三輸出線15-j的第六電勢。因此，如果所述第三輸出線被維持在所述第六電勢處直到下一讀出過程，則不始終需要設(shè)置電路2。
[0727]圖36示意了如(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的如(48)中所述的第六電勢設(shè)置電路2的具體示例。
[0728]在該圖中，附圖標記1002-1-j (i=l、2、3、......、m;j=l、2、3、......、n;未示意
1002-1-j自身)表示構(gòu)成如(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且附圖標記13-j (j=l、2、3、……、η;未示意13-j自身)表示所述第三選擇線，附圖
標記14-1 (i=l、2、3、......、m ;未示意14-1自身)表示所述第四選擇線,并且附圖標記16
表示所述第四輸出線。
[0729]設(shè)置電路2 (4020)包括所述第六場效應(yīng)晶體管4006-0。所述第六場效應(yīng)晶體管4006-0的2個輸出(源極或漏極)中的一個輸出4006-0-1連接至第四輸出線16，并且其中另一個輸出4006-0-2連接至所述第六電勢提供裝置6001。
`[0730]感測放大器2002的信號輸入2002-0-1連接至該第四輸出線16以及該第六場效應(yīng)晶體管的輸出中的一個4006-0-1。感測放大器2002的參考輸入2002-0-2連接至所述第六電勢提供裝置6001。
[0731]所述第四輸出線可以被劃分為諸如16-1、16_2和16_3之類的組，這些組中的每一個包括多個第四輸出線，使得如(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列被劃分為若干部分以能夠同時從劃分后的部分讀出電信號。在這種情況下，針對每個組的第四輸出線16-1、
16-2、16-3、……分別提供設(shè)置電路2。所述第六電勢設(shè)置電路2包括該設(shè)置電路2和第六電提供裝置。
[0732]針對第六場效應(yīng)晶體管的柵極4006-0-3提供用于接通和關(guān)斷該第六場效應(yīng)晶體管的控制電壓脈沖。
[0733]在第三選擇線處于第一選擇電勢且第四選擇線處于第三選擇電勢時的時間段的至少一部分內(nèi)提供用于接通的控制電壓脈沖。在該定時中將所述第四輸出線設(shè)置為所述第六電勢。在當?shù)谒倪x擇線處于第四選擇電勢處并且第三選擇線的電勢從第二選擇電勢改變至第一選擇電勢之前的階段處、或者在當?shù)谌x擇線處于第二選擇電勢處并且第四選擇線的電勢從第四選擇電勢改變至第三選擇電勢之前的階段處，針對第六晶體管的柵極提供用于接通的控制電壓脈沖。后一種情況對在光電轉(zhuǎn)換單元中重置單元電勢來說有效。
[0734]如上所述的控制電壓脈沖具有用于驅(qū)動第六晶體管從關(guān)斷至接通以及反過來的電勢變化，并且在如上所述的必要定時處從由例如傳統(tǒng)移位寄存器等脈沖生成電路構(gòu)成的控制脈沖提供部提供該控制電壓脈沖。[0735]圖37示意了下述示例:其中，以晶體管電路級別示意了如(51)中所述的電信號感測控制電路。該信號感測控制電路由附圖標記4030表示。
[0736]在圖37 中，附圖標記 1000-1-j (i=l、2、3、......、m ;j=l、2、3、......、η)表示構(gòu)成如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且附圖標記11-j
(j=l、2、3、......、n)和12=i (i=l、2、3、......、m)分別表示所述第一選擇線和所述第二選
擇線。附圖標記4004-1、4004-2、4004-3、……、4004_m表示用于依次連接和切斷感測放大器2002和可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的多個第二選擇線12-1、12-2、12-3、……、12_m之間的多個第四場效應(yīng)晶體管，并且第4場效應(yīng)晶體管被包括在連接電路4034中。所述多個第四場效應(yīng)晶體管的2個輸出部(源極或漏極)中的一個經(jīng)由電信號感測控制電路4030的端子4030-1、4030-2、4030-3、……、或4030_m分別連接至所述可變增益轉(zhuǎn)換陣列中的多個第二選擇線(12-1、12-2、12-3、……或12_m)。并且該多個第四場效應(yīng)晶體管4004-1、4004-2、4004-3、……、或4004_m的輸出部中的另一個與電信號感測控制電路4030的輸出端子4032-0連接在一起，并經(jīng)由輸出端子4032連接至感測放大器2002的信號輸入端子2002-1。
[0737]附圖標記4005-1、4005-2、4005-3、......、4005_m表示用于依次連接和阻塞第三
電勢提供裝置3001和如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中的多個第二選擇線12-1、
12-2、12-3、……、12-m之間的多個第五晶體管，并且針對第五晶體管采用場效應(yīng)晶體管或雙極型晶體管，并且第五晶體管被包括在輸出取消選擇電勢設(shè)置電路4035中。該多個第五晶體管4005-1、4005-2、4005-3、……、或4005_m的2個輸出部(源極和漏極或發(fā)射極和集電極)中的一個經(jīng)由電信號感測控制電路4030的端子4030-1、4030-2、4030-3、……、4030-m連接至所述第二選擇線12-1、12-2、12-3、……、或12_m。并且該多個第五場效應(yīng)晶體管4005-1、4005-2、4005-3、……、或4005_m的輸出部中的另一個經(jīng)由電信號感測控制電路4030的端子4033與第三電勢提供裝置3001連接在一起。
[0738]分別經(jīng)由端子4033-1、4033-2、4033-3、......、4033_m針對第四場效應(yīng)晶體管
4004-1,4004-2,4004-3,......、4004_m 的柵極、或者分別經(jīng)由端子 4033-01,4033-02,
4033-03、......、4033-0m 針對第五晶體管 4005-1、4005-2、4005-3、......、4005-m 的柵極或基
極從移位寄存器電路3003提供用于控制第四場效應(yīng)晶體管4004-1、4004-2、4004-3、……、
4004-m和第五場效應(yīng)晶體管4005-1、4005-2、4005-3、......、4005-m的順序接通和關(guān)斷的脈沖。
[0739]當?shù)谒膱鲂?yīng)晶體管4004-1、4004-2、4004-3、......、4004_m和第五場效應(yīng)晶體管
4005-1、4005-2、4005-3、......、4005-m 的組的附圖標記 4004-1 和 4005-1、4004-2 和 4005-2、
4004-3和4005-3、……、4004_m和4005-m的組表示互補晶體管時，其是更優(yōu)選的，這是由于針對每個組中的晶體管的柵極或基極提供的脈沖的數(shù)目可以從2減少至I。
[0740]第六晶體管4006-0是場效應(yīng)晶體管并包括在輸出選擇電勢設(shè)置電路4036中，其2個輸出(源極、漏極)中的一個經(jīng)由電信號感測控制電路4030的端子4034連接至第四電勢提供裝置4001，并且這2個輸出中的另一個連接至該多個第四場效應(yīng)晶體管4004-1、4004-2、4004-3、……、4004_m的輸出部中的另一個輸出部，并經(jīng)由電信號感測控制電路4030的端子4032連接至感測放大器2002的信號輸入2002-1。
[0741]第六晶體管4006-0被控制為在所述多個第一選擇線中的一個從所述第一電勢改變至第二電勢之前、在當電勢從所述第一電勢改變至第二電勢時感測到電信號之后的時間段的至少一部分中由經(jīng)由端子4033-63針對其柵極提供的控制脈沖來接通。因此，可以實現(xiàn)在對所述第二選擇線執(zhí)行讀出過程之前設(shè)置電勢以及在讀出后重置構(gòu)成如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的內(nèi)部單元電勢。當多個第一選擇線全部被設(shè)置在第一電勢處時，在該可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中未選擇任何單元。
[0742]優(yōu)選地，感測放大器包括參考輸入2002-2以及信號輸入2002-1。從第四電勢提供裝置4001給參考輸入2002-2提供第四電勢，并且在電流感測或電荷感測的情況下，在第四電勢附近的點處感測信號輸入。因此，優(yōu)選地，電信號感測控制電路4030包括用于在不輸入信號的階段中將感測放大器的輸入設(shè)置為第四電勢的功能。
[0743]另外，當上述電信號感測控制電路4030的各端子、感測放大器2002的端子、第三電勢提供裝置3001的端子和第四電勢提供裝置4001的端子被集成在與如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列等相同的芯片上時，每個端子可能不具有端子的形狀，而是以通過連續(xù)導(dǎo)電薄膜連接每個部分或每個塊的形式提供的。這里，出于描述的目的，使用了“端子”來示出功能塊的邊界，并且在許多情況下，端子可以是無形的。端子是電路圖中的連接點。
[0744]在集成電路上，所述第二電勢提供裝置、第三電勢提供裝置3001或第四電勢提供裝置4001和第六電勢提供裝置6001可以是用于從外部焊盤提供所述第二電勢、第三電勢、第四電勢或第六電勢的薄膜布線，或者可以是用于生成第二電勢、第三電勢、第四電勢或第六電勢的電源電路。
[0745]工業(yè)應(yīng)用性
[0746]根據(jù)本發(fā)明，采用硅LSI技術(shù)來實現(xiàn)高靈敏度、高動態(tài)范圍和可變增益的光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換單元和陣列。因此，由于不僅可以改進一般數(shù)碼攝像機的性能，而且可以有利地對具有高對比度的對象、以及對具有部分高靈敏度的暗部進行實時成像，因此可以以低成本實現(xiàn)傳統(tǒng)上在科學和技術(shù)開發(fā)的過程中需要以對具有高對比度的部分和暗部分的細節(jié)進行可視化的觀察裝置以及安全性攝像機等。
[0747]附圖標記列表
[0748]1:第一輸出部
[0749]2:第二輸出部
[0750]9:增益控制部
[0751]10-1:第一場效應(yīng)晶體管
[0752]10-2:第二場效應(yīng)晶體管
[0753]10-3:第三場效應(yīng)晶體管
[0754]11-1、11-2、11_3、......、ll_n:第一選擇線
[0755]12-1、12-2、12_3、......、12_m:第二選擇線
[0756]13-1、13-2、13_3、......、13_k、......、13_n:第三選擇線
[0757]14-1、14-2、14-3、......、14_k、......、14_m:第四選擇線
[0758]15-1、15-2、15_3、......、15_j、......、15_m:第三輸出線
[0759]16:第四輸出線
[0760]19-1、19-2、19-k:增益控制線
[0761]23:第三單元輸出部[0762]24:第四單元輸出部
[0763]32:第二單元選擇部
[0764]33:第三單元選擇部
[0765]57:第三場效應(yīng)晶體管的第三源極或第三漏極中的一個
[0766]58:第三場效應(yīng)晶體管的第三源極或第三漏極中的另一個
[0767]59:第三場效應(yīng)晶體管的第三柵極
[0768]81:導(dǎo)電薄膜
[0769]90:支撐襯底
[0770]91:增益控制部
[0771]100:放大光電轉(zhuǎn)換部分
[0772]100-1:第一晶體管或晶體管100-1
[0773]100-2:晶體管 100-2
[0774]100-3:晶體管 100-3
[0775]101:光電轉(zhuǎn)換元件
[0776]102:輸入光
[0777]110:第一半導(dǎo)體區(qū)域
[0778]111:第一絕緣膜
[0779]112:第二絕緣膜
[0780]114:具有較高雜質(zhì)密度的第一導(dǎo)電類型區(qū)域
[0781]120-1、120-2、120-3:第二半導(dǎo)體區(qū)域
[0782]123:對第二半導(dǎo)體區(qū)域的接觸孔
[0783]130-1、130-2、130-3:第三半導(dǎo)體區(qū)域
[0784]133:對第三半導(dǎo)體區(qū)域的接觸孔
[0785]140:第四半導(dǎo)體區(qū)域
[0786]141:第四絕緣膜
[0787]142:第五絕緣膜
[0788]151:第五區(qū)域
[0789]152:第六區(qū)域
[0790]153:第一柵極
[0791]154:第七區(qū)域
[0792]155:第八區(qū)域
[0793]156:第二柵極
[0794]1000-1-j:構(gòu)成如(38)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元
[0795]1001-1-j:構(gòu)成如(39)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元
[0796]1002-1-j:構(gòu)成如(40)中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元
[0797]2002:具有參考輸入的感測放大器[0798]2003:具有參考輸入的感測放大器
[0799]2010:第一單元電勢
[0800]3000:掃描電路
[0801]3001:第三電勢提供裝置
[0802]3003:移位寄存器等掃描電路
[0803]4001:第四電勢提供裝置
[0804]4004-1、4004-2、4004-3、......、4004_m:第四場效應(yīng)晶體管
[0805]4005-1、4005-2、4005-3、......、4005_m:第五晶體管
[0806]4006-0、4006-1、4006-2、4006-3、......、4006_m:第六場效應(yīng)晶體管
[0807]4010:設(shè)置電路
[0808]4011:連接電路
[0809]4020:設(shè)置電路
[0810]4030:電信號感測控制電路
[0811]4034:連接電路
[0812]4035:輸出取消選擇電勢設(shè)置電路
[0813]4036:輸出選擇電勢設(shè)置電路
[0814]6001:第六電勢提供裝置
【權(quán)利要求】
1.一種改變放大光電轉(zhuǎn)換器件、放大光電轉(zhuǎn)換單元或放大光電轉(zhuǎn)換陣列的增益的方法，其特征在于， 所述放大光電轉(zhuǎn)換器件、放大光電轉(zhuǎn)換單元或放大光電轉(zhuǎn)換陣列包括: 放大光電轉(zhuǎn)換部分，包括光電轉(zhuǎn)換元件和一個或多個晶體管，其中所述晶體管具有集電極、基極和發(fā)射極；以及 第一場效應(yīng)晶體管，具有第一源極、第一漏極和第一柵極， 所述光電轉(zhuǎn)換元件連接至從所述一個或多個晶體管中選擇的晶體管的基極， 所述光電轉(zhuǎn)換兀件是將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量的器件， 所述一個或多個晶體管的集電極中的至少一個是第一輸出部， 所述一個或多個晶體管的發(fā)射極中的一個是第二輸出部， 所述一個或多個晶體管的除第二輸出部以外的其他發(fā)射極，連接至除基極連接有光電轉(zhuǎn)換元件的所述選擇的晶體管以外的所述一個或多個晶體管的基極， 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得， 所述方法在所述放大光電轉(zhuǎn)換器件、放大光電轉(zhuǎn)換單元或放大光電轉(zhuǎn)換陣列中， 在所述一個或多個晶體管的任意基極或發(fā)射極之間，連接有所述第一源極和第一漏極， 通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
2.—種可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，包括: 放大光電轉(zhuǎn)換部分，包括光電轉(zhuǎn)換元件和一個或多個晶體管，其中所述晶體管具有集電極、基極和發(fā)射極；以及 第一場效應(yīng)晶體管，具有第一源極、第一漏極和第一柵極， 所述光電轉(zhuǎn)換元件連接至從所述一個或多個晶體管中選擇的晶體管的基極， 所述光電轉(zhuǎn)換兀件是將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量的器件， 所述一個或多個晶體管的集電極中的至少一個是第一輸出部， 所述一個或多個晶體管的發(fā)射極中的一個是第二輸出部， 所述一個或多個晶體管的除第二輸出部以外的其他發(fā)射極，連接至除基極連接有光電轉(zhuǎn)換元件的所述選擇的晶體管以外的所述一個或多個晶體管的基極， 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得， 在所述一個或多個晶體管的任意基極或發(fā)射極之間，連接有所述第一源極和所述第一漏極， 通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換元件是光電二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換元件是包括所述選擇的晶體管的集電極和基極的光電二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述光電轉(zhuǎn)換元件是根據(jù)所述光輸入信息而電阻發(fā)生變化的可變光敏電阻器件。
6.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，至少包括: 放大光電轉(zhuǎn)換部分，包括分別設(shè)置在連續(xù)或相互連接的集電極的多個基極、和分別設(shè)置在所述多個基極的多個發(fā)射極；以及 第一場效應(yīng)晶體管，設(shè)有第一源極、第一漏極和第一柵極， 所述集電極是第一輸出部， 所述多個發(fā)射極中的一個是第二輸出部， 所述多個基極中的一個基極和所述集電極將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的基極和與所述第二輸出部相關(guān)的發(fā)射極以外的、所述多個基極與所述多個發(fā)射極分別相互連接， 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得， 所述第一源極或所述第一漏極中的一個連接至所述多個基極或所述多個發(fā)射極中的一個， 所述第一源極或所述第一漏極中的另一個連接至所述多個基極或所述多個發(fā)射極中的另一個， 通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
7.—種可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度； 多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度； 第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸； 第一絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；以及 第一柵極，設(shè)置在所述第一絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域， 所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是第一輸出部， 所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域是第二輸出部， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第二輸出部相關(guān)的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接，所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個與所述第五區(qū)域連接， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個與所述第六區(qū)域連接， 通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述第五區(qū)域或第六區(qū)域通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連續(xù)而與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述第五區(qū)域或第六區(qū)域通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個具有共同部分而與所述多個所述第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接。
10.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度； 多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度； 第四半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一`半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且具有所述第二導(dǎo)電類型、第四表面和第四厚度； 第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸； 第四絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；以及 第一柵極，設(shè)置在所述第四絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域， 所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是第一輸出部， 所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域是第二輸出部， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第二輸出部相關(guān)的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接， 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一輸出部或第二輸出部獲得， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個與所述第五區(qū)域連接， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個與所述第六區(qū)域連接， 通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
11.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，至少包括: 放大光電轉(zhuǎn)換部分，包括光電轉(zhuǎn)換元件和一個或多個晶體管，其中所述晶體管具有集電極、基極和發(fā)射極；以及 第一場效應(yīng)晶體管，具有第一源極、第一漏極和第一柵極， 所述光電轉(zhuǎn)換元件連接至從所述一個或多個晶體管中選擇的晶體管的基極， 所述光電轉(zhuǎn)換兀件是將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量的器件， 所述一個或多個晶體管的集電極中的至少一個是第一單元輸出部， 所述一個或多個晶體管的發(fā)射極中的一個是第二單元輸出部， 所述一個或多個晶體管的除第二輸出部以外的其他發(fā)射極，連接至除基極連接有光電轉(zhuǎn)換元件的所述選擇的晶體管以外的所述一個或多個晶體管的基極， 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一單元輸出部或第二單元輸出部獲得， 在所述一個或多個晶體管的任意基極或發(fā)射極之間，連接有所述第一源極和所述第一漏極， 當將對所述第一單元輸出部施加的電勢從第一電勢改變至第二電勢以從所述第二單元輸出部獲得所述電信號、或者將對所述第二單元輸出部施加的電勢從第三電勢改變至第四電勢以從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于， 所述第三電勢具有用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述發(fā)射極相對于所述第一電勢反向偏置的極性的電勢差； 所述第四電勢具有用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述發(fā)射極相對于所述第二電勢正向偏置的極性的電勢差。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換元件是光電二極管。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換元件是包括所述選擇的晶體管的集電極和基極的光電二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換元件是其電阻根據(jù)所述光輸入信息而改變的可變光敏電阻器件。
16.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，至少包括: 放大光電轉(zhuǎn)換部分，具有分別設(shè)置在連續(xù)或相互連接的集電極的多個基極、和分別設(shè)置在該多個基極的多個發(fā)射極；以及 第一場效應(yīng)晶體管，設(shè)有第一源極、第一漏極和第一柵極， 所述集電極是第一單元輸出部， 所述多個發(fā)射極中的一個是第二單元輸出部， 所述多個基極中的一個基極和所述集電極將光強度或光波長的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個基極和與所述第二單元輸出部相關(guān)的發(fā)射極以外的、所述多個基極與所述多個發(fā)射極分別相互連接， 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得， 所述第一源極或所述第一漏極中的一個連接至所述多個基極或所述多個發(fā)射極中的一個， 所述第一源極或所述第一漏極中的另一個連接至所述多個基極或所述多個發(fā)射極中的另一個， 當將對所述第一單元輸出部施加的電勢從第一電勢改變至第二電勢以從所述第二單元輸出部獲得所述電信號、或者將對所述第二單元輸出部施加的電勢從第三電勢改變至第四電勢以從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一輸出部或所述第二輸出部獲得的所述電信號的增益。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于， 所述第三電勢具有用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述發(fā)射極相對于所述第一電勢反向偏置的極性的電勢差； 所述第四電勢具有用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述發(fā)射極相對于所述第二電勢正向偏置的極性的電勢差。
18.—種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，在權(quán)利要求2所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中進一步包括: 第二場效應(yīng)晶體管，具有第二源極、第二漏極和第二柵極， 所述第二輸出部連接至所述第二源極或所述第二漏極中的一個， 所述第二源極或所述第二漏極中的另一個是第三單元輸出部， 所述第二柵極是第二單元選擇部， 當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的電勢、即第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的電勢、即第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且從所述第三單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第三單元輸出部獲得的電信號的增益。
19.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，在權(quán)利要求6所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中進一步包括: 第二場效應(yīng)晶體管，具有第二源極、第二漏極和第二柵極， 所述第二輸出部連接至所述第二源極或所述第二漏極中的一個， 所述第二源極或所述第二漏極中的另一個是第三單元輸出部， 所述第二柵極是第二單元選擇部， 當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且從所述第三單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第三單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
20.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，在權(quán)利要求2所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中進一步包括: 第二場效應(yīng)晶體管，具有第二源極、第二漏極和第二柵極；以及第三場效應(yīng)晶體管，具有第三源極、第三漏極和第三柵極， 所述第二輸出部連接至所述第二源極或所述第二漏極中的一個， 所述第二源極或所述第二漏極中的另一個連接至所述第三源極或所述第三漏極中的一個， 所述第三源極或所述第三漏極中的另一個是第四單元輸出部， 所述第二柵極是第二單元選擇部， 所述第三柵極是第三單元選擇部， 當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部，并將從用于阻塞所述第三場效應(yīng)晶體管的第三選擇電勢改變至用于使所述第三場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第四選擇電勢的電勢施加至所述第三單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且從所述第四單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第四單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
21.—種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，在權(quán)利要求6所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換器件中進一步包括: 第二場效應(yīng)晶體管，具有第二源極、第二漏極和第二柵極；以及 第三場效應(yīng)晶體管，具有第三源極、第三漏極和第三柵極， 所述第二輸出部連接至所述 第二源極或所述第二漏極中的一個， 所述第二源極或所述第二漏極中的另一個連接至所述第三源極或所述第三漏極中的一個， 所述第三源極或所述第三漏極中的另一個是第四單元輸出部， 所述第二柵極是第二單元選擇部， 所述第三柵極是第三單元選擇部， 當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部，并將從用于阻塞所述第三場效應(yīng)晶體管的第三選擇電勢改變至用于使所述第三場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第四選擇電勢的電勢施加至所述第三單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且從所述第四單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第四單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
22.—種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度； 多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度； 第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸； 第一絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；以及 第一柵極，設(shè)置在所述第一絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域，所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是第一單元輸出部， 所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域是第二單元輸出部， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接， 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域， 當將對所述第一單元輸出部施加的電勢從第一電勢改變至第二電勢以從所述第二單元輸出部獲得所述電信號、或者將對所述第二單元輸出部施加的電勢從第三電勢改變至第四電勢以從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于， 相對于所述第一電勢，所述第三電勢具有用于將所述不相互連接的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于與其相接觸的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域反向偏置的極性的電勢差； 相對于所述第二電勢，所述第四`電勢具有用于將所述不相互連接的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于與其相接觸的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域正向偏置的極性的電勢差。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連續(xù)而連接。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個具有共同部分而連接。
26.—種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度； 多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 第四半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域隔開，并且具有所述第二導(dǎo)電類型、第四表面和第四厚度； 第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸； 第四絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；以及 第一柵極，設(shè)置在所述第四絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域， 所述第一半導(dǎo)體區(qū)域是第一單元輸出部， 所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域是第二單元輸出部，所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第二單元輸出部相關(guān)的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接， 所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式，從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域， 當將對所述第一單元輸出部施加的電勢從第一電勢改變至第二電勢以從所述第二單元輸出部獲得電信號、或者將對所述第二單元輸出部施加的電勢從第三電勢改變至第四電勢以從所述第一單元輸出部獲得所述電信號時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第一單元輸出部或所述第二單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于， 相對于所述第一電勢，所述第三電勢具備用于將與所述第二單元輸出部相關(guān)的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于與其相接觸的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域反向偏置的電勢差； 相對于所述第二電勢，所述第四電勢具備用于將與所述所述第二輸出部相關(guān)的第三半導(dǎo)體區(qū)域相對于與其相接觸的所述第二半導(dǎo)體區(qū)域正向偏置的電勢差。
28.—種可變增益光電轉(zhuǎn) 換單元，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度； 多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度； 第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第一絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上； 第一柵極，設(shè)置在所述第一絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域； 第七區(qū)域和第八區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第二絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第七區(qū)域和第八區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；以及 第二柵極，設(shè)置在所述第二絕緣膜上跨越所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域， 所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域連接至所述第七區(qū)域， 所述第八區(qū)域是第三單元輸出部， 所述第二柵極是第二單元選擇部， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第七區(qū)域相連接的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域， 第二場效應(yīng)晶體管至少包括所述第七區(qū)域和第八區(qū)域作為第二源極和第二漏極以及所述第二柵極作為第二柵極， 當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的電勢、即第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的電勢、即第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式從所述第三單元輸出部獲得所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第三單元輸出部獲得的電信號的增益。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連續(xù)而連接。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個具有共同部分而連接。
31.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度； 多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第三表面和第三厚度； 第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第一絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上； 第一柵極，設(shè)置在所述第一絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域； 第七區(qū)域和第八區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第二絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第七區(qū)域和第八區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上； 第二柵極，設(shè)置在所述第二絕緣膜上跨越所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域； 第九區(qū)域和第十區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第三絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第九區(qū)域和第十區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一表面上；以及 第三柵極，設(shè)置在所述第三絕緣膜上跨越所述第九區(qū)域和第十區(qū)域， 所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域連接至所述第七區(qū)域， 所述第八區(qū)域連接至所述第九區(qū)域， 所述第十區(qū)域是第四單元輸出部， 所述第二柵極是第二單元選擇部， 所述第三柵極是第三單元選擇部，所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第七區(qū)域相連接的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域， 第二場效應(yīng)晶體管至少包括所述第七區(qū)域和第八區(qū)域作為第二源極和第二漏極以及所述第二柵極作為第二柵極， 第三場效應(yīng)晶體管至少包括所述第九區(qū)域和所述第十區(qū)域作為第三源極和第三漏極以及所述第三柵極作為第三柵極， 當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部，并將從用于阻塞所述第三場效應(yīng)晶體管的第三選擇電勢改變至用于使所述第三場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第四選擇電勢的電勢施加至所述第三單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式從所述第四單元輸出部獲得所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第四單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連續(xù)而連接。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第五區(qū)域或所述第六區(qū)域通過與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個具有共同部分而連接。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第八區(qū)域與所述第九區(qū)域通過連續(xù)而連接。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述第四區(qū)域與所述第五區(qū)域通過具有共同部分而連接。
36.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度； 多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 第四半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域隔開，并且具有所述第二導(dǎo)電類型、第四表面和第四厚度； 第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第四絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；第一柵極，設(shè)置在所述第四絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域；第七區(qū)域和第八區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第五絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；以及 第二柵極，設(shè)置在所述第五絕緣膜上跨越所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域， 所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域連接至所述第七區(qū)域， 所述第八區(qū)域是第三單元輸出部， 所述第二柵極是第二單元選擇部， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第七區(qū)域相連接的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域， 第二場效應(yīng)晶體管至少包括所述第七區(qū)域和第八區(qū)域作為第二源極和第二漏極以及所述第二柵極作為第二柵極， 當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的電勢、即第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的電勢、即第二`選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且以由放大、或者轉(zhuǎn)換且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式從所述第三單元輸出部獲得所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第三單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
37.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體區(qū)域，具有第一導(dǎo)電類型、第一表面和第一厚度； 多個第二半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 多個第三半導(dǎo)體區(qū)域，分別與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并且分別具有第一導(dǎo)電類型、第二表面和第二厚度； 第四半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且與所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域隔開，并且具有所述第二導(dǎo)電類型、第四表面和第四厚度； 第五區(qū)域和第六區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第四絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上； 第一柵極，設(shè)置在所述第四絕緣膜上跨越所述第五區(qū)域和所述第六區(qū)域； 第七區(qū)域和第八區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開； 第五絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第七區(qū)域和第八區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上； 第二柵極，設(shè)置在所述第五絕緣膜上跨越所述第七區(qū)域和所述第八區(qū)域； 第九區(qū)域和第十區(qū)域，與所述第四半導(dǎo)體區(qū)域相接觸且相互隔開；第六絕緣膜，設(shè)置在至少夾在所述第九區(qū)域和所述第十區(qū)域之間的所述第四半導(dǎo)體區(qū)域的所述第四表面上；以及 第三柵極，設(shè)置在所述第六絕緣膜上跨越所述第九區(qū)域和所述第十區(qū)域， 所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第三半導(dǎo)體區(qū)域連接至所述第七區(qū)域， 所述第八區(qū)域連接至所述第九區(qū)域， 所述第十區(qū)域是第四單元輸出部， 所述第二柵極是第二單元選擇部， 所述第三柵極是第三單元選擇部， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域中的一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體區(qū)域?qū)⒐鈴姸然蚬獠ㄩL的光輸入信息光電轉(zhuǎn)換為電流、電荷、電壓或電阻變化的電量， 除了與所述光電轉(zhuǎn)換相關(guān)的所述一個第二半導(dǎo)體區(qū)域和與所述第七區(qū)域相連接的所述一個第三半導(dǎo)體區(qū)域以外的、所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域分別相互連接， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的一個連接至所述第五區(qū)域， 所述多個第二半導(dǎo)體區(qū)域或所述多個第三半導(dǎo)體區(qū)域中的另一個連接至所述第六區(qū)域， 第二場效應(yīng)晶體管至少包括所述第七區(qū)域和第八區(qū)域作為第二源極和第二漏極以及所述第二柵極作為第二柵極， 第三場效應(yīng)晶體管包括所述第九區(qū)域和第十區(qū)域作為第三源極和第三漏極以及所述第三柵極作為第三柵極， 當將從用于阻塞所述第二場效應(yīng)晶體管的第一選擇電勢改變至用于使所述第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第二選擇電勢的電勢施加至所述第二單元選擇部，并將從用于阻塞所述第三場效應(yīng)晶體管的第三選擇電勢改變至用于使所述第三場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的第四選擇電勢的電勢施加至所述第三單元選擇部以選擇所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元，并且以由放大或者轉(zhuǎn)換、且放大后的電流或電荷形成的電信號的形式從所述第四單元輸出部獲得所述光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電量時，通過對所述第一柵極施加增益控制電勢，改變了從所述第四單元輸出部獲得的所述電信號的增益。
38.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列，其特征在于，包括: 多個第一選擇線，沿第一方向延伸； 多個第二選擇線，沿與所述第一方向相交的第二方向延伸； 至少一個增益控制線；以及 權(quán)利要求11、16、22或26中任一項所述的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單兀， 所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元各自包括所述第一單元輸出部和所述第二單元輸出部， 所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元沿所述第一方向和所述第二方向排列， 沿所述第一方向排列而形成一行的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一單元輸出部分別連接至所述多個第一選擇線中的一個， 沿所述第二方向排列而形成一列的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二單元輸出部分別連接至所述多個第二選擇線中的一個，與不同第一選擇線相連接的所述第一單元輸出部彼此分離， 所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一柵極分別連接至所述增益控制線中的一個。
39.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列，其特征在于，包括: 多個第三選擇線，沿第一方向延伸； 多個第三輸出線，沿與所述第一方向相交的第二方向延伸； 至少一個增益控制線；以及 多個權(quán)利要求18、19、28或36中任一項所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元， 所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元各自包括所述第二單元選擇部和所述第三單元輸出部， 所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元沿所述第一方向和所述第二方向排列， 沿所述第一方向排列而形成一行的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二單元選擇部分別連接至所述多個第三選擇線中的一個， 沿所述第二方向排列而形成一列的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第三單元輸出部分別連接至所述多個第三輸出線中的一個， 所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一柵極分別連接至所述增益控制線中的一個。
40.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列，其特征在于，包括: 多個第三選擇線，沿第一方向延伸； 多個第四選擇線，沿與所述第一方向相交的第二方向延伸； 至少一個第四輸出線； 至少一個增益控制線；以及 多個權(quán)利要求20、21、31或37中任一項所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元， 所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元各自包括所述第二單元選擇部、所述第三單元選擇部和所述第四單元輸出部， 所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元沿所述第一方向和所述第二方向排列， 沿所述第一方向排列而形成一行的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二單元選擇部分別連接至所述多個第三選擇線中的一個， 沿所述第二方向排列而形成一列的多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第三單元選擇部分別連接至所述多個第四選擇線中的一個， 所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第四單元輸出部分別連接至至少一個所述第四輸出線， 所述可變增益光電轉(zhuǎn)換單元的所述第一柵極分別連接至所述增益控制線中的一個。
41.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法，其特征在于，在權(quán)利要求38中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中， 從所述多個第二選擇線中選擇一個，將其從所述第三電勢改變至所述第四電勢，并將剩余的該多個第二選擇線保持在所述第三電勢處； 從所述多個第一選擇線中依次選擇一個，將其從所述第一電勢改變至所述第二電勢，并將剩余的該多個第一選擇線保持在所述第一電勢處，從所述選擇了一個的第二選擇線依次獲得電信號。
42.一種可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法，其特征在于，在權(quán)利要求38中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列中，從所述多個第一選擇線中選擇一個，將其從所述第一電勢改變至所述第二電勢，并將剩余的該多個第一選擇線保持在所述第一電勢處； 從所述多個第二選擇線中依次選擇一個，將其從所述第三電勢改變至所述第四電勢，并將剩余的該多個第二選擇線保持在所述第三電勢處，從所述選擇了一個的第一選擇線獲得電信號。
43.根據(jù)權(quán)利要求38至40中任一項所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法，其特征在于， 所述可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列具有多個所述增益控制線； 通過對至少2個增益控制線施加不同的電勢，使得與每個增益控制線相連接的組中的可變增益光電轉(zhuǎn)換單兀相對于同一光強度獲得的電信號的大小不同。
44.根據(jù)權(quán)利要求38至40中任一項所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的讀出方法，其特征在于， 在選擇所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的至少一個之前，對與該選擇的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元相連接的增益控制線，提供與在選擇所述多個可變增益光電轉(zhuǎn)換單元中的其他的可變增益光電轉(zhuǎn)換單元之前不同的電勢。
45.一種第二電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括: 多個第六場效應(yīng)晶體管；以及 第二電勢提供裝置， 所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的源極和漏極以及柵極， 所述用于輸出的源極和漏 極中的一個分別連接至權(quán)利要求38中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第一選擇線，并且源極和漏極中的另一個連接至所述第二電勢提供裝置， 至少在所述第二選擇線的電勢從所述第三電勢改變至所述第四電勢的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的柵極， 在所述第二選擇線的電勢處于除了所述第二選擇線從所述第三電勢改變至所述第四電勢時的時間點以外的、所述第三電勢或所述第四電勢時的至少一個時間點處，將用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的第六接通控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的柵極。
46.一種第四電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括: 多個第六場效應(yīng)晶體管；以及 第四電勢提供裝置， 所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的源極和漏極以及柵極， 所述用于輸出的源極和漏極中的一個分別連接至權(quán)利要求38中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第二選擇線，并且源極和漏極中的另一個連接至所述第四電勢提供裝置， 至少在所述第一選擇線的電勢從所述第一電勢改變至所述第二電勢的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的柵極， 在所述第一選擇線的電勢處于除了所述第一選擇線從所述第一電勢改變至所述第二電勢時的時間點以外的、所述第一電勢或所述第二電勢時的至少一個時間點處，將用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的第六接通控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的柵極。
47.一種第六電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括: 多個第六場效應(yīng)晶體管；以及 第六電勢提供裝置， 所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第六源極和第六漏極以及第六柵極， 所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個分別連接至權(quán)利要求39中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第三選擇線，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個連接至所述第六電勢提供裝置， 至少在所述第三選擇線的電勢從所述第一選擇電勢改變至所述第二選擇電勢的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極， 在所述第三選擇線的電勢處于除了所述第三選擇線從所述第一選擇電勢改變至所述第二選擇電勢時的時間點以外的、所述第一選擇電勢或所述第二選擇電勢時的至少一個時間點處，將用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的第六接通控制電勢施加至所述多個第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極。
48.一種第六電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括: 至少一個第六場效應(yīng)晶體管；以及 第六電勢提供裝置， 所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第六源極和第六漏極以及第六柵極， 所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個分別連接至權(quán)利要求40中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述第四選擇線中的至少一個，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個連接至所述第六電勢提供裝置， 至少在所述第三選擇線處于所述第二選擇電勢并且所述第四選擇線從所述第三選擇電勢改變至所述第四選擇電勢時、或者在所述第四選擇線處于所述第四選擇電勢并且所述第三選擇線從所述第一選擇電勢改變至所述第二選擇電勢的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極， 在所述第三選擇線和所述第四選擇線處于所述第二選擇電勢和所述第四選擇電勢時、或者在所述第三選擇線處于所述第一選擇電勢和/或所述第四選擇線處于所述第三選擇電勢時的至少一個時間點處，將用于接通所述第六場效應(yīng)晶體管的第六接通控制電勢施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極。
49.一種第六電勢設(shè)置電路，其特征在于，包括: 多個第四場效應(yīng)晶體管； 一個第六場效應(yīng)晶體管；以及 第六電勢提供裝置， 所述第四場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第四源極和第四漏極以及第四柵極， 所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第六源極和第六漏極以及第六柵極， 所述多個第四場效應(yīng)晶體管的所述用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個分別連接至權(quán)利要求39中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第三輸出線，并且所述第四源極和所述第四漏極中的另一個連接至感測放大器的輸入，所述第六場效應(yīng)晶體管的所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個連接至與所述感測放大器的輸入相連接的所述多個第四場效應(yīng)晶體管的用于輸出的第四源極和第四漏極中的另一個，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個連接至所述第六電勢提供裝置， 將用于依次關(guān)斷、接通和關(guān)斷所述多個第四場效應(yīng)晶體管的第四控制電壓脈沖依次施加至所述多個第四場效應(yīng)晶體管的第四柵極， 至少在所述第四場效應(yīng)晶體管從關(guān)斷切換至接通的時間點處，將用于關(guān)斷所述第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極。
50.一種第六電勢設(shè)置電路,其特征在于,包括: 多個第四場效應(yīng)晶體管；以及 多個第六場效應(yīng)晶體管， 所述第四場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第四源極和第四漏極以及第四柵極， 所述第六場效應(yīng)晶體管具有用于輸出的第六源極和第六漏極以及第六柵極， 所述多個第四場效應(yīng)晶體管的所述用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個分別連接至權(quán)利要求39中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第三輸出線，并且所述第四源極和所述第四漏極中的另一個分別連接至多個感測放大器的輸入， 所述多個第六場效應(yīng)晶體管的所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個分別連接至與所述多個第三輸出線相連接的所述多個第四場效應(yīng)晶體管的用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個連接至第六電勢提供裝置，` 將用于依次關(guān)斷、接通和關(guān)斷所述多個第四場效應(yīng)晶體管的第四控制電壓脈沖依次施加至所述多個第四場效應(yīng)晶體管的第四柵極， 至少在所述第四場效應(yīng)晶體管從關(guān)斷切換至接通的時間點處，將用于關(guān)斷與所述第四場效應(yīng)晶體管的用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個相連接的第六場效應(yīng)晶體管的第六關(guān)斷控制電勢，施加至所述第六場效應(yīng)晶體管的第六柵極。
51.一種電信號感測控制電路，其特征在于，包括: 連接電路； 輸出取消選擇電勢設(shè)置電路；以及 輸出選擇電勢設(shè)置電路， 所述連接電路設(shè)置在權(quán)利要求38中所述的可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第二選擇線與感測放大器的輸入之間， 所述連接電路中的從所述多個第二選擇線中選擇的一個第二選擇線與所述感測放大器的輸入之間的電阻低于其他第二選擇線與所述感測放大器的輸入之間的電阻， 所述輸出取消選擇電勢設(shè)置電路設(shè)置在所述多個第二選擇線與第三電勢提供裝置之間， 通過在從所述多個第二選擇線中選擇的所述一個第二選擇線與所述第三電勢提供裝置之間的電阻變得高于未選擇的第二選擇線與所述第三電勢提供裝置之間的電阻，所述輸出取消選擇電勢設(shè)置電路對該未選擇的第二選擇線提供所述第三電勢， 所述輸出選擇電勢設(shè)置電路設(shè)置在所述連接電路的所述感測放大器側(cè)與第四電勢提供裝置之間， 所述輸出選擇電勢設(shè)置電路的電阻在所述可變增益光電轉(zhuǎn)換陣列的所述多個第一選擇線中的一個至少從第一電勢改變至第二電勢時的時間點處變得高于在其他的時間點處。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電信號感測控制電路，其特征在于， 所述連接電路至少包括多個第四晶體管， 所述多個第四晶體管是場效應(yīng)晶體管，并且具有用于輸出的第四源極和第四漏極， 所述用于輸出的第四源極和第四漏極中的一個分別連接至所述多個第二連接線，并且所述第四源極和所述第四漏極中的另一個連接至所述感測放大器的輸入， 所述輸出取消選擇電勢設(shè)置電路包括多個第五晶體管， 所述多個第五晶體管包括用于輸出的第五源極和第五漏極， 所述用于輸出的第五源極和第五漏極中的一個分別與所述多個第二選擇目的地相連接，并且所述第五源極和所述第五漏極中的另一個分別與所述第三電勢提供裝置相連接， 所述輸出選擇電勢選擇電路至少包括第六晶體管， 所述第六晶體管是場效應(yīng)晶體管，并且具有用于輸出的第六源極和第六漏極， 所述用于輸出的第六源極和第六漏極中的一個與第四電勢提供裝置相連接，并且所述第六源極和所述第六漏極中的另一個與同所述感測放大器的輸入相連接的所述多個第四晶體管的所述用于輸出的第四源極和第四漏極中的另一個相連接。
【文檔編號】H01L27/146GK103503437SQ201280021217
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月17日
【發(fā)明者】林豐, 永宗靖, 太田敏隆 申請人:獨立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所