[发明专利]差动放大器、像素电路及固体摄像装置

说明书

像素电路(21)具备差动放大器(51)、NMOS晶体管(56)及NMOS晶体管(57)。差动放大器(51)具有非反相输入端子(61)、反相输入端子(62)及输出端子(63)。差动放大器(51)具备：包含NMOS晶体管(71、72)的输入差动对(66)；包含PMOS晶体管(73、74)的电流镜对(67)；以及包含NMOS晶体管(75)的定电流源(68)。NMOS晶体管(71、72)各自的阈值电压大于NMOS晶体管(75)的阈值电压。或者，NMOS晶体管(71、72)各自的阈值电压大于其他NMOS晶体管的阈值电压。由此，实现了可使像素电路窄间距化并可抑制输出范围降低的差动放大器、像素电路及固体摄像装置。

技术领域

本发明涉及一种差动放大器、具备差动放大器的像素电路、以及具备像素电路的固体摄像装置。

背景技术

固体摄像装置一般具备：多个光电二极管，其在基板上排列为一维状或二维状而形成；及像素电路，其输入并处理来自这些多个光电二极管各自的输出信号。另外，像素电路包含放大器及积分电容部。像素电路输入自光电二极管输出的信号并在积分电容部蓄积电荷，并自放大器的输出端子输出对应于该电荷蓄积量的电压值。

在像素电路中使用差动放大器(参照专利文献1)作为放大器。在此情况下，在差动放大器的第一输入端子输入基准电压，在第二输入端子输入来自光电二极管的信号。在差动放大器中，因为这些两个输入端子处于假想短路的关系，因而两个输入端子间的电位差大致为零。因此，能够以大致零的逆偏压驱动光电二极管，因而可抑制暗电流。由于该点，优选在像素电路中使用差动放大器。

固体摄像装置为了实现空间分辨率的提高及廉价化，被要求光电二极管的高集成化。即，要求形成于基板上的光电二极管的个数增加及像素的窄间距化(各光电二极管的窄面积化)。为了高集成化，固体摄像装置有设为使形成有多个光电二极管的第一基板、与形成有多个像素电路的第二基板相对配置的结构的情况。特别是在由化合物半导体构成的第一基板上形成有光电二极管，另一方面在由硅构成的第二基板上形成有像素电路的情况下，第一基板与第二基板设为彼此独立的基板。在此情况下，要求第一基板上的光电二极管的高集成化，同时也要求第二基板上的像素电路的高集成化。即，也要求第二基板上的像素电路的窄间距化(各像素电路布局的窄面积化)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-216666号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明人在对包含差动放大器的像素电路的窄间距化进行研究的过程中，得出如下见解。即，差动放大器的输出范围的大小被差动放大器的电路结构制约。为了使输出范围增大，考虑如专利文献1所记载的那样在差动放大器的后段设置输出缓冲器等在电路上下功夫。但是，在此情况下，因为包含差动放大器的像素电路的电路规模变大，因而违背像素电路窄间距化的目的。

另外，为了像素电路的窄间距化，需要使用微细CMOS工艺制作像素电路。但是，因为由微细CMOS工艺制作的差动放大器通过低电源电压驱动，因而对应于此差动放大器的输出范围会变小。

本发明基于本发明人的上述见解而完成，其目的在于，提供一种可使像素电路窄间距化并可抑制输出范围降低的差动放大器、像素电路及固体摄像装置。

解决问题的技术手段