[发明专利]计数器、模数转换方法、和固态成像器件

说明书

本案是申请日为2005年4月26日、申请号为200510079216.2、发明名称为“计数器、模数转换方法和转换器、半导体器件及电子装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及异步计数器电路、模数(AD)转换方法以及用于使用该计数器电路将模拟信号转换成数字数据的AD转换器、用于通过多个单位元件的阵列检测物理量分布的半导体器件、以及电子装置。

更具体地，本发明涉及一种适合在电子装置中使用的异步计数器和AD转换技术，该电子装置是例如用于检测物理量分布的半导体器件诸如固态成像器件，该半导体器件允许读取表示物理量分布的电信号，通过对从外部输入的电磁波诸如光或辐射敏感的多个单位元件的阵列获得该物理量。

背景技术

在各种领域中使用了用于检测物理量的半导体器件，该半导体器件包括对从外部输入的电磁波诸如光或辐射敏感的单位元件的线或矩阵。

例如，在视频装置领域，使用用于检测光(电磁波的例子)作为物理量的电荷耦合器件(CCD)、金属氧化物半导体(MOS)以及互补金属氧化物半导体(CMOS)固态成像器件。这些器件以单位元件(在固态成像器件中的像素)获得的电信号形式读取物理量分布。

在被称作有源像素传感器(APS)或者增益单元的固态成像器件的类型中，在产生了与电荷发生器产生的信号电荷对应的像素信号的像素信号发生器中提供用于放大的驱动晶体管。许多COMS固态成像器件是上述类型。

在这种有源像素传感器中，为了读取像素信号到外部，对包括单元像素阵列的像素单元执行寻址控制，因此能从任意选择的单独的单元像素中读取信号。即，有源像素传感器是寻址控制的固态成像器件的例子。

例如，在有源像素传感器中，其是包括单元像素矩阵的X-Y寻址的固态成像器件类型，使用MOS结构(MOS晶体管)的有源元件或类似物实现每一个像素，因此每个像素自身能够放大。即，有源元件放大在用作光电转换器的光电二极管中累积的信号电荷(光电子)，并且读取该放大的信号作为图像信息。

在这种X-Y寻址固态图像器件中，例如像素单元包括大量像素晶体管的二维数组。在逐行基础上或逐个像素基础上开始对应于入射线的信号电荷的累积。通过寻址连续地从各自的像素读取基于累积的信号电荷的电流信号或电压信号。在该MOS(包括CMOS)固态成像器件中，作为寻址控制的实例，根据经常使用的方法，同时访问一行像素以从逐行基础上的像素单元中读取像素信号。

必须通过模数转换器将从像素单元中读取的模拟像素信号转换成数字数据。因为像素信号与附加有复位分量的信号分量一起输出，所以必须通过获得对应于复位分量的信号电压和对应于信号分量的信号电压之间的差来提取真实的有效信号分量。