JPS6362277A - Photoelectric conversion device - Google Patents
Photoelectric conversion deviceInfo
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- H10F77/95—Circuit arrangements
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、複数のフォトダイオードを切り換えて、そ
れぞれのフォトダイオードに照射された光量を短絡電流
としてそれぞれ検出できるようにした光電変換装置に関
するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a photoelectric conversion device in which a plurality of photodiodes are switched so that the amount of light irradiated to each photodiode can be detected as a short-circuit current. It is.
第５図は従来の複数のフォトダイオードの短絡電流を検
出する光電変換装置において、複数のフォトダイオード
の短絡電流をＮ−ｃｈ（Ｎチャンネル）ＭＯＳトランジ
スタで切り換えるようにしたものの一例であり、図にお
いて、３，４はカソードが相互接続されたフォトダイオ
ード、１−１゜１−２はフォトダイオード３．４を短絡
するＮｃｈＭＯ３トランジスタ、２−１．２−２はフォ
トダイオード３，４の短絡電流を切り換えるＮ−ｃｈＭ
Ｏ３トランジスタ、８はフォトダイオード３゜４の短絡
電流を電圧に変換するダイオード、７はスイッチ３．４
０カソードの電圧を決めるためのオペアンプ、６はこの
オペアンプ７の正転入力の電圧を決める電源、９−ｔ、
９−２は前記Ｎ−ｃｈＭＯ３トランジスタ１−１．１−
２のオン、オフを制御する信号の入力される制御端子、
１１−１．１１−２はこの制御端子に入力される制御信
号を反転するインバータ、１０は光電変換された電圧が
出力される出力端子である。FIG. 5 is an example of a conventional photoelectric conversion device that detects the short-circuit current of a plurality of photodiodes, in which the short-circuit current of the plurality of photodiodes is switched by an N-ch (N-channel) MOS transistor. , 3 and 4 are photodiodes whose cathodes are interconnected, 1-1゜1-2 is an NchMO3 transistor that shorts the photodiode 3.4, and 2-1.2-2 is the short-circuit current of the photodiodes 3 and 4. Switching N-chM
O3 transistor, 8 is a diode that converts the short circuit current of photodiode 3゜4 into voltage, 7 is switch 3.4
0 an operational amplifier for determining the voltage of the cathode; 6 a power supply for determining the voltage of the normal input of the operational amplifier 7; 9-t;
9-2 is the N-ch MO3 transistor 1-1.1-
a control terminal into which a signal for controlling the on and off of 2 is input;
Reference numerals 11-1 and 11-2 are inverters that invert the control signal input to this control terminal, and 10 is an output terminal from which a photoelectrically converted voltage is output.
なお第６図はこの第５図のＮｃｈＭＯ３トランジスタ２
−１．２−２をＰＮＰ トランジスタで置換して得た回
路を示す。Note that FIG. 6 shows the Nch MO3 transistor 2 of FIG.
A circuit obtained by replacing -1.2-2 with a PNP transistor is shown.
次に動作について説明する。フォトダイオード３．４で
発生した短絡電流は、オペアンプ７の出力からダイオー
ド８を通って流れ、ダイオード８の両極にフォトダイオ
ードの短′ｅ＆電流を対数圧縮した電圧が生じる。オペ
アンプ７はダイオード８によって負帰還がかけられてお
り、フォトダイオード３，４のカソード電極は電源６の
電圧と同電位になるので、出力端子１０には、フォトダ
イオードの短絡電流をダイオード８で対数圧縮した電圧
と電源６電圧との和の電圧が出力される。ここで、制御
端子９−１の信号がＨ２Ｓ−２の信号がＬのときは、Ｎ
−ｃｈＭＯｓトランジスタ１−１がオン、Ｎ−ｃｈＭＯ
３トランジスタ１−２がオフ、Ｎ−ｃｈＭＯｓトランジ
スタ２−１がオフ、Ｎ−ｃｈＭＯ３トランジスタ２−２
がオンの状態になり、ダイオード８にはフォトダイオー
ド４で発生した短絡電流のみが流れて、この短絡電流が
対数圧縮された電圧と電源６電圧との和の電圧が出力端
子１０に出力される。又、制御端子９−１の信号がし、
制御端子９−２の信号がＨのときは、Ｎ−ｃｈＭＯ３ト
ランジスタ１−１がオフ、Ｎ−ｃｈＭＯ３トランジスタ
１−２がオン、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタ２−１がオ
ン、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタ２−２がオフの状態に
なり、ダイオード８にはフォトダイオード３で発生した
短絡電流のみが流れて、出力端子１０にはフォトダイオ
ード３で発生した短絡電流がダイオード８で対数圧縮さ
れた電圧と電２！！６電圧との和の電圧が出力される。Next, the operation will be explained. The short-circuit current generated in the photodiode 3.4 flows from the output of the operational amplifier 7 through the diode 8, and a voltage is generated at both poles of the diode 8 which is logarithmically compressed the short 'e& current of the photodiode. The operational amplifier 7 is given negative feedback by the diode 8, and the cathode electrodes of the photodiodes 3 and 4 have the same potential as the voltage of the power supply 6. A voltage that is the sum of the compressed voltage and the power supply 6 voltage is output. Here, when the signal of control terminal 9-1 is L, the signal of H2S-2 is N.
-chMOs transistor 1-1 is on, N-chMOs
3 transistor 1-2 is off, N-ch MOs transistor 2-1 is off, N-ch MO3 transistor 2-2
is turned on, only the short-circuit current generated in the photodiode 4 flows through the diode 8, and a voltage that is the sum of the logarithmically compressed voltage of this short-circuit current and the voltage of the power supply 6 is output to the output terminal 10. . Also, the signal at control terminal 9-1 is
When the signal at the control terminal 9-2 is H, the N-ch MO3 transistor 1-1 is off, the N-ch MO3 transistor 1-2 is on, the N-ch MOS transistor 2-1 is on, and the N-ch MOS transistor 2-2 is on. is turned off, only the short-circuit current generated in the photodiode 3 flows through the diode 8, and the short-circuit current generated in the photodiode 3 is logarithmically compressed by the diode 8 and the voltage 2! is output to the output terminal 10. ! The sum of the six voltages is output.
このような従来の光電変換装置においては、複数のフォ
トダイオードの短絡電流を切り換える素子として用いて
いるＭＯＳトランジスタのバックゲートの電圧を電源電
圧で与えているため、バックゲートとソース、ドレイン
、チャネル間のリーク電流が大きく、このリーク電流に
より光電変換出力に誤差が生じる欠点があった。特に、
フォトダイオードの短絡電流が小さいとき、この誤差が
大きくなっていた。In such conventional photoelectric conversion devices, the voltage at the back gate of the MOS transistor used as an element for switching the short-circuit current of multiple photodiodes is given by the power supply voltage. The leakage current is large, and this leakage current has the disadvantage of causing an error in the photoelectric conversion output. especially,
This error became large when the short-circuit current of the photodiode was small.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、フォトダイオードで発生する短絡電流が小さ
いときでも高精度の光電変換ができる光電変換装置を得
ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion device that can perform highly accurate photoelectric conversion even when the short-circuit current generated in the photodiode is small.
この発明に係る光電変換装置は、複数のフォトダイオー
ドの短絡電流を切り換えるＭＯＳトランジスタのバック
ゲートの電圧を、フオトダイオードの相互接続されたカ
ソード電極の電位の±１Ｖ以内の電位、あるいはフォト
ダイオードのアノード電極が相互接続されている場合は
そのアノード電極の電位の±１Ｖ以内の電位としたもの
である。The photoelectric conversion device according to the present invention sets the back gate voltage of the MOS transistor that switches the short-circuit current of a plurality of photodiodes to a potential within ±1 V of the potential of the interconnected cathode electrodes of the photodiodes, or a potential of the anode of the photodiodes. When the electrodes are interconnected, the potential is within ±1 V of the potential of the anode electrode.
この発明においては、複数のフォトダイオードの短絡電
流を切り換えるＭＯＳトランジスタのバックゲートの電
位をフォトダイオードの相互接続されたカソード（アノ
ード）電極の電位の±１Ｖ以内の電位にすることにより
、短絡電流を切り換えるＭＯＳトランジスタのバックゲ
ートとソース。In this invention, the short-circuit current can be reduced by setting the potential of the back gate of the MOS transistor that switches the short-circuit current of a plurality of photodiodes to a potential within ±1 V of the potential of the interconnected cathode (anode) electrodes of the photodiodes. Back gate and source of MOS transistor to be switched.
ドレイン、チャネル間のリーク電流を減少させて、高精
度の光電変換を行なうことができる。By reducing leakage current between the drain and channel, highly accurate photoelectric conversion can be performed.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本出願の第１の発明の一実施例による光電変換装置
を示し、図において、３．４はカソードが相互接続され
たフォトダイオード、１−１．１−２はフォトダイオー
ド３．４を短絡するＮ−ｃｈＭＯ３トランジスタ、２−
１．２−２はフォトダイオード３．４の短絡電流を切り
換えるＮ−ＣｈＭＯＳトランジスタ、６はフォトダイオ
ード３．４のアノード電極に電位を与える電源、８はフ
ォトダイオード３．４の短絡電流を電位に変換するダイ
オード、７はフォトダイオード３．４のカソード電極の
電位を決めるためのオペアンプ、９−１．９−２は前記
Ｎ−ｃｈＭＯ３トランジスタのオン、オフを制御する信
号が人力される制御端子、１１−１．１１−２は制御端
子に入力される制御信号を反転するインバータ、１０は
光電変換された電位が出力される出力端子、５はスイッ
チするＮ−ｃｈＭＯ３トランジスタ１−１゜１−２．２
−１．２−２のバックゲートに電位を与える電源である
。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure shows a photoelectric conversion device according to an embodiment of the first invention of the present application, and in the figure, 3.4 is a photodiode whose cathodes are interconnected, and 1-1.1-2 is a photodiode 3.4. N-ch MO3 transistor shorted, 2-
1.2-2 is an N-ChMOS transistor that switches the short-circuit current of the photodiode 3.4, 6 is a power supply that applies a potential to the anode electrode of the photodiode 3.4, and 8 is a voltage that changes the short-circuit current of the photodiode 3.4. a converting diode, 7 an operational amplifier for determining the potential of the cathode electrode of the photodiode 3.4, 9-1.9-2 a control terminal to which a signal for controlling ON/OFF of the N-ch MO3 transistor is manually input; 11-1.11-2 is an inverter that inverts the control signal input to the control terminal; 10 is an output terminal to which the photoelectrically converted potential is output; 5 is an N-ch MO3 transistor for switching 1-1゜1-2 .2
-1.2-2 is a power supply that provides a potential to the back gate.
次にこの実施例の作用、動作について説明する。Next, the function and operation of this embodiment will be explained.
フォトダイオード３．４で発生した短絡電流を電圧に変
換する動作は従来回路と同じであるが、本実施例ではＮ
−ｃｈＭＯ３トランジスタ１−１゜１−２．２−１．２
−２のバックゲートの電圧をフォトダイオード３．４の
カソード電極の電位の±１Ｖ以内の電位にしているので
、スイッチを構成しているＭＯＳトランジスタのソース
、ドレイン、チャネル部分とバックゲート間の電位差が
±１Ｖ以内となり、このＭＯＳトランジスタのソース、
ドレイン、チャネル部分とバックゲート間のリーク電流
をほとんど零にすることができる。従って、フォトダイ
オード３．４で発生した短絡電流はほとんど全て電圧変
換を行なうダイオード８に流すことができ、高精度の光
電変換を行なうことができる。The operation of converting the short circuit current generated in the photodiode 3.4 into voltage is the same as in the conventional circuit, but in this example, N
-chMO3 transistor 1-1゜1-2.2-1.2
Since the voltage of the back gate of -2 is set to a potential within ±1 V of the potential of the cathode electrode of photodiode 3.4, the potential difference between the source, drain, and channel portions of the MOS transistors constituting the switch and the back gate. is within ±1V, and the source of this MOS transistor,
Leakage current between the drain, channel portion, and back gate can be reduced to almost zero. Therefore, almost all of the short-circuit current generated in the photodiode 3.4 can be passed through the diode 8 that performs voltage conversion, and highly accurate photoelectric conversion can be performed.
なお、上記実施例では、フォトダイオードのカソード電
極を相互接続した回路を示したが、これは第２図の本出
願の第２の発明の一実施例に示すようにフォトダイオー
ドのアノード電極を相互接続した回路とし、さらに前記
電圧変換するダイオードのアノード、カソード接続を逆
接続とし、フォトダイオードを短絡するスイッチとフォ
トダイオードの短絡電流を切り換えるスイッチをＰ−ｃ
ｈＭＯ３トランジスタとして構成してもよい。In the above embodiment, the cathode electrodes of the photodiodes are interconnected, but as shown in the embodiment of the second invention of the present application in FIG. 2, the anode electrodes of the photodiodes are interconnected. The connected circuit is connected, and the anode and cathode connections of the voltage converting diode are reversely connected, and a switch that short-circuits the photodiode and a switch that changes the short-circuit current of the photodiode are connected to P-c.
It may also be configured as an hMO3 transistor.
また上記実施例ではフォトダイオードを短絡するスイッ
チとフォトダイオードの短絡電流を切り換えるスイッチ
にＮ−ｃｈＭＯ３トランジスタを用いたが、このスイッ
チはＰ ｃｈＭＯｓトランジスタ、ＮＰＮバイポーラ
トランジスタ、ＰＮＰバイポーラトランジスタにより或
いはＮ−ｃｈＭＯ３トランジスタとｐ−ｃｈＭＯ３トラ
ンジスタからなるトランスミッションゲートにより構成
してもよい。第３図、第４図の本出願の第１．第２の発
明の他の実施例ではこれをそれぞれＰＮＰ。Furthermore, in the above embodiment, an N-ch MO3 transistor was used as a switch for short-circuiting the photodiode and a switch for switching the short-circuit current of the photodiode. It may also be configured by a transmission gate consisting of a p-ch MO3 transistor. 1 of the present application in FIGS. 3 and 4. In other embodiments of the second invention, these are each PNP.
ＮＰＮバイポーラトランジスタにより構成している。It is composed of NPN bipolar transistors.
更に、上記実施例では、切り換えるフォトダイオードの
数は１つとしたが、本発明は切り換えて検出するフォト
ダイオードの数は特に制限されるものではない。Further, in the above embodiment, the number of photodiodes to be switched is one, but the number of photodiodes to be switched and detected is not particularly limited in the present invention.
以上のように、この発明によれば、フォトダイオードの
短絡電流をＭＯＳトランジスタで切り換える光電変換装
置において、切り換えるＭＯＳトランジスタのバックゲ
ートをフォトダイオードのカソード電位の±１Ｖ以内の
電位にしたので、フォトダイオードの短絡電流の小さな
領域まで高精度の光電変換ができる光電変換装置が得ら
れる効果がある。As described above, according to the present invention, in a photoelectric conversion device in which the short-circuit current of a photodiode is switched by a MOS transistor, the back gate of the MOS transistor to be switched is set to a potential within ±1 V of the cathode potential of the photodiode. This has the effect of providing a photoelectric conversion device that can perform highly accurate photoelectric conversion even in a region where the short circuit current is small.
第１図は本出願の第１の発明の一実施例による複数のフ
ォトダイオードを切り換えて検出する光電変換装置の回
路図、第２図は本出願の第２の発明の一実施例による光
電変換装置の回路図、第３図及び第４図はそれぞれ本願
の第１．第２の発明の他の実施例の回路図、第５図及び
第６図は従来の回路例の回路図である。
１−１．１−２．２−１．２−２は各フォトダイオード
を切り換えるスイッチ、３．４はフォトダイオード、５
．６−は電源、７は演算増幅器、８はダイオードである
。FIG. 1 is a circuit diagram of a photoelectric conversion device that switches and detects a plurality of photodiodes according to an embodiment of the first invention of the present application, and FIG. 2 is a photoelectric conversion device according to an embodiment of the second invention of the present application. The circuit diagrams of the device, FIGS. 3 and 4, are shown in Section 1 of this application, respectively. A circuit diagram of another embodiment of the second invention, and FIGS. 5 and 6 are circuit diagrams of conventional circuit examples. 1-1.1-2.2-1.2-2 is a switch for switching each photodiode, 3.4 is a photodiode, 5
．． 6- is a power supply, 7 is an operational amplifier, and 8 is a diode.
Claims (2)
ードと、 前記各フォトダイオードのアノード電極とカソード電極
間に接続されたトランジスタで構成された第１のスイッ
チと、 前記フォトダイオードの相互接続されたカソード電極が
反転入力に接続された演算増幅器と、この演算増幅器の
正転入力と前記各フォトダイオードのアノード電極との
間に接続されたトランジスタで構成された第２のスイッ
チと、 前記演算増幅器の反転入力と出力との間に接続された電
流−電圧変換素子と、 前記演算増幅器の正転入力に接続された電源とを具備し
、 前記各々複数設けられた第１、第２のスイッチを構成す
るトランジスタのいずれかにＭＯＳトランジスタを用い
て、このＭＯＳトランジスタのバックゲート電位を前記
演算増幅器の正転入力の電位の±１Ｖ以内の電位にした
ことを特徴とする光電変換装置。(1) A plurality of photodiodes whose cathode electrodes are interconnected; a first switch configured with a transistor connected between the anode electrode and the cathode electrode of each of the photodiodes; and the interconnected cathodes of the photodiodes. an operational amplifier having an electrode connected to an inverting input; a second switch configured with a transistor connected between a non-inverting input of the operational amplifier and an anode electrode of each of the photodiodes; and an inverting input of the operational amplifier. a current-voltage conversion element connected between an input and an output; and a power source connected to a normal input of the operational amplifier, and constitute each of the plurality of first and second switches. A photoelectric conversion device characterized in that a MOS transistor is used as one of the transistors, and a back gate potential of the MOS transistor is set to a potential within ±1 V of a potential of a non-inverting input of the operational amplifier.
ードと、 上記各フォトダイオードのアノード電極とカソード電極
との間に接続されたトランジスタで構成された第１のス
イッチと、 前記フォトダイオードの相互接続されたアノード電極が
反転入力に接続された演算増幅器と、この演算増幅器の
正転入力と前記各フォトダイオードのカソード電極との
間に接続されたトランジスタで構成された第２のスイッ
チと、 前記演算増幅器の反転入力と出力との間に接続された電
流−電圧変換素子と、 前記演算増幅器の反転入力に接続された電源とを具備し
、 前記各々複数設けられた第１、第２のスイッチを構成す
るトランジスタのいずれかにＭＯＳトランジスタを用い
て、このＭＯＳトランジスタのバックゲート電位を前記
演算増幅器の正転入力の電位の±１Ｖ以内の電位にした
ことを特徴とする光電変換装置。(2) a plurality of photodiodes whose anode electrodes are interconnected; a first switch comprising a transistor connected between the anode electrode and the cathode electrode of each of the photodiodes; an operational amplifier whose anode electrode is connected to an inverting input; a second switch configured with a transistor connected between a normal input of the operational amplifier and a cathode electrode of each of the photodiodes; a current-voltage conversion element connected between the inverting input and the output of the operational amplifier; and a power source connected to the inverting input of the operational amplifier, each of which constitutes the plurality of first and second switches. A photoelectric conversion device characterized in that a MOS transistor is used as one of the transistors, and the back gate potential of the MOS transistor is set to a potential within ±1 V of the potential of the non-inverting input of the operational amplifier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207516A JP2735543B2 (en) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207516A JP2735543B2 (en) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Photoelectric conversion device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362277A true JPS6362277A (en) | 1988-03-18 |
| JP2735543B2 JP2735543B2 (en) | 1998-04-02 |
Family
ID=16541008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61207516A Expired - Lifetime JP2735543B2 (en) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Photoelectric conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735543B2 (en) |
Cited By (1)
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| JP2015072187A (en) * | 2013-10-03 | 2015-04-16 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Sensor processing circuit and off-set detection method of the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2536842B2 (en) | 1986-03-14 | 1996-09-25 | 三菱電機株式会社 | Photoelectric conversion device |
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- 1986-09-02 JP JP61207516A patent/JP2735543B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2735543B2 (en) | 1998-04-02 |
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