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アバランシェフォトダイオード(APD)の増倍率検出回路

Patent code P110005935
File No. H18-95
Posted date 2011年11月15日
Application number 特願2007-084831
Publication number 特開2008-244286
Patent number 特許第4359686号
Date of filing 平成19年3月28日(2007.3.28)
Date of publication of application 平成20年10月9日(2008.10.9)
Date of registration 平成21年8月21日(2009.8.21)
Inventor
  • 秋山 正弘
  • 澤田 和明
Applicant
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
  • 国立大学法人豊橋技術科学大学
Title アバランシェフォトダイオード(APD)の増倍率検出回路
Abstract 【課題】アバランシェフォトダイオード(APD)の増倍率を検出できる回路を提供すること
【解決手段】アバランシェフォトダイオードと、アバランシェフォトダイオードと同一光量を受光するように設けられ、増倍作用を有しないフォトダイオードと、アバランシェフォトダイオードから出力された倍増電流とフォトダイオードから出力された電流との差分に対応する電流量を出力するように設けられた比較手段とを具備する。
【選択図】図1
Outline of related art and contending technology

アバランシェフォトダイオード(以下、単にAPDと称する場合がある)は、半導体を用いた素子である。その構造は、P型領域とN型領域を持っている。またP型領域とN型領域の間には、空乏領域が存在しており、その空乏領域で2つの役割を行う。1つ目は、光電変換である。2つ目は、信号増倍である。通常、APDは単一の電源で動作する。その動作電圧は、とても大きい逆バイアス電圧(P型領域側にマイナス電圧、N型領域側にプラス電圧)である。

その動作は、光電変換だけでなく、信号増倍の動作も含んでいるため、「小さな入力信号」も「大きな出力信号」として取り出すことができる事を特徴としている。
また信号増倍現象(アバランシェ増倍現象)は、Siでは2×10^5V/cm、Geでは1×10^5V/cmあたりの電界強度から発生する。

APDは、高感度化・広ダイナミックレンジ化を目的とした撮像装置に用いられる。APDの増倍率は、APD自体に印加される逆バイアス電圧により決定される。撮像素子で用いる場合、各画素でのAPDを最適な増倍率で用いるのが理想であるが、そのためには、各画素の増倍率を検出し、その増倍率を制御できるシステムが必要となる。

なお、APDの増倍率を検出できるシステムが、既に知られている(例えば、特許文献1参照)。

特許文献1に示すシステムでは、所定温度での逆バイアス降伏電圧、逆バイアス降伏電圧の温度係数、APDの素子定数を予めメモリに格納しておき、実際の温度情報と電圧情報に基づいて増倍率を算出する構成が示されている。

【特許文献1】
特開2004-289206号公報

Field of industrial application

この発明は、撮像装置に関し、より詳しくは、撮像装置で利用するAPDの増倍率を検出するための回路。

Scope of claims 【請求項1】
アバランシェフォトダイオードと、
アバランシェフォトダイオードと同一光量を受光するように設けられ、増倍作用を有しないフォトダイオードと、
アバランシェフォトダイオードから出力された増倍電流とフォトダイオードから出力された電流との差分に対応する電流量を出力するように設けられた比較手段と
を具備し、
前記比較手段は、アバランシェフォトダイオードから出力される増倍電流を蓄える第1のコンデンサを電界効果トランジスタのソースに接続し、フォトダイオードから出力される電流を蓄える第2のコンデンサを電界効果トランジスタのゲートに接続し、ゲートとソースの電位差により発生するドレイン電流に基づいて、前記「アバランシェフォトダイオードから出力される増倍電流」と前記「フォトダイオードから出力された電流」比較し増倍率を検出する手段をすることを特徴とするアバランシェフォトダイオードの増倍率検出回路。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007084831thum.jpg
State of application right 登録
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