140的读出完成。
[0162] 根据驱动信号CSEL，被读出到列电路140的噪声信号和光学信号在逐列的基础上 输出到输出单元170。输出单元170将光学信号和噪声信号之差输出到模数转换单元180。
[0163] 在时刻tl2,驱动信号pSEL(n+l)上升到高电平，第n+1行中的像素100的选择晶 体管105接通。在随后的操作中，信号被从第n+1行中的像素100读出。该操作与从时刻 tl到时刻til的操作类似，在此不再描述。
[0164] 在根据本示例性实施例的光电转换装置中，如上所述，复位晶体管102对于光电 转换单元101执行的每次蓄积操作执行图6D所示的第一复位操作和图6A所示的第二复位 操作。该配置可防止向光电转换单元101施加的电极间电压的减少。因此，可提高动态范 围。
[0165] 第二示例性实施例
[0166] 描述另一示例性实施例。本示例性实施例与第一示例性实施例的不同在于电压供 给单元控制电压的节点。因此，只描述与第一示例性实施例不同的部分。不描述基本上与 第一示例性实施例相同的部分。
[0167] 图8示意性地示出了根据本示例性实施例的光电转换装置的像素100的配置。与 图1A中的部分具有基本相同的功能的部分被分配相同的附图标记。根据本示例性实施例 的光电转换单元101的等效电路与第一示例性实施例中的等效电路相同。即，图1B和1C 示出了根据本示例性实施例的光电转换单元101的示例等效电路。
[0168] 在本示例性实施例中，向第一电容器103的第二端子供给来自电压供给单元410 的电压Vd。电压供给单元410向第一电容器103的第二端子至少供给第一电压Vdl和不同 于第一电压Vdl的第二电压Vd2。
[0169] 如果信号电荷为空穴，则第二电压Vd2是高于第一电压Vdl的电压。例如，如果信 号电荷为空穴，则第一电压Vdl等于0V，第二电压Vd2等于5V。如果信号电荷为电子，则第 二电压Vd2是低于第一电压Vdl的电压。例如，如果信号电荷为电子，则第一电压Vdl等于 5V，第二电压Vd2等于0V。
[0170] 另一方面，向光电转换单元101的第一电极201供给预定电压Vs。在本示例性实 施例中，向光电转换单元101的第一电极201供给3V的电压。在图8中，第一电极201被 包括在节点A中。
[0171] 接下来，将描述由复位晶体管102供给的复位电压Vres。如果信号电荷为空穴， 则复位电压Vres是低于供给到光电转换单元101的第一电极201的电压Vs的电压。如果 信号电荷为电子，则复位电压Vres是高于供给到光电转换单元101的第一电极201的电压 Vs的电压。
[0172] 在本示例性实施例中，对节点C上的电压Vd进行控制，以控制经由第一电容器103 耦接到节点C的节点B上的电压。因此，在供给到节点C的电压Vd与复位电压Vres或供 给到节点A的电压Vs之间的直流（direct current)的大小关系不受特别限制。
[0173] 图9是示出了根据本示例性实施例的光电转换装置的总体电路配置的示意图。与 图2中的部分具有基本相同的功能的部分被分配相同的附图标记。
[0174] 图9示意性地示出了光电转换单元101的第一电极201的平面结构。第一电极 201被包括在图8中所示的节点A中。如图9中所示，多行、多列中的多个像素100的光电 转换单元101被配置为包括共用的第一电极201。向第一电极201供给电压Vs。
[0175] 在本示例性实施例中，在逐行的基础上独立地控制要供给到第一电容器103的第 二端子（节点C)的电压Vd。因此，行驱动器电路120选择由电压供给单元410供给电压Vd 的行。分配诸如（η)和（n+1)之类的指示行的符号以区分要供给到不同行的电压Vd。在本 示例性实施例中，上述配置使得能够逐行地驱动多个像素100。
[0176] 根据本示例性实施例的列电路140具有与第一示例性实施例的列电路基本相同 的配置。即，图3示出了根据本示例性实施例的列电路140的等效电路。另外，与第一示例 性实施例类似，每个列电路140可以是模数转换电路。在这种情况下，模数转换电路包括用 于保持数字信号的保持单元，诸如存储器或计数器。保持单元保持由噪声信号和光学信号 转换成的数字信号。
[0177] 接下来，将描述根据本示例性实施例的光电转换装置的平面结构和截面结构。图 10示意地示出了光电转换装置的平面结构。图11示意性地示出了光电转换装置的截面结 构。图11中所示的截面对应于沿着图10中的线XI-XI截取的截面。在图10和11中，与 图4、5A和5B中的部分基本相同的部分被分配相同的附图标记。
[0178] 如图10和图11中所示，第一电容器103的下电极213与导电部件420连接。导 电部件420形成通过其供给来自电压供给单元410的电压Vd的布线。在本示例性实施例 中，针对各行设置导电部件420,某行的导电部件420与其它行的导电部件420电隔离。这 种配置使得能够在逐行的基础上独立地控制第一电容器103的第二端子（节点C)上的电 压Vd〇
[0179] 除了上述结构之外的结构与第一示例性实施例的结构类似，在此不再描述。
[0180] 接下来，将描述根据本示例性实施例的光电转换单元101中的每一个的操作。图 12A到12F示意性地示出了每个光电转换单元101中的能带。在图12A到12F中，示出了 第一电极201、阻挡层203、光电转换层205、绝缘层207和第二电极209的能带。图12A到 12F中的纵轴表示电子的电势。在图12A到12F中，电子的电势沿着纵轴在向上方向上增 加。相应地，在图12A至12F中，电压沿着纵轴在向上方向上降低。对于第一电极201和第 二电极209,示出了自由电子的能级。对于阻挡层203和光电转换层205,示出了导带能级 和价带能级之间的带隙。光电转换层205的在光电转换层205和绝缘层207之间的交界面 处的电势被称为"光电转换层205的表面电势"，或为方便起见简称为"表面电势"。
[0181] 在光电转换单元101的操作中，重复执行以下步骤（1)到(6) :(1)复位放大单元 的输入节点，⑵读出噪声信号，⑶排出来自光电转换单元的信号电荷，⑷读出光学信 号，（5)在信号电荷的蓄积开始之前复位，以及（6)蓄积信号电荷。在下文中，将描述各个 步骤。
[0182] 图12A示出步骤（1)~步骤⑵中的光电转换单元101的状态。电压Vs被供给到 第一电极201。电压Vs等于例如3V。在光电转换层205中，通过使用空心圆圈绘出的空穴 作为在曝光时段期间产生的信号电荷被蓄积。即，光电转换装置执行蓄积操作。由于交替 执行蓄积操作和排出操作，因此，在开始蓄积操作之前执行排出操作。光电转换层205的表 面电势根据所蓄积空穴的数量沿表面电势减小的方向（即，沿电压增加的方向）改变。在 蓄积电子的情况下，表面电势根据所蓄积电子的数量沿表面电势增加的方向（即，沿电压 减小的方向）改变。另外，第一电压Vdl被供给到节点C。第一电压Vdl等于例如0V。
[0183] 在这种状态下，复位晶体管102被接通。即，执行复位操作。该复位操作是在第一 排出操作与第一排出操作之后的第二排出操作之间执行的两个复位操作中的较晚执行的 复位操作。因此，包含第二电极209的节点上的电压，即图8所示的节点B上的电压被复位 到复位电压Vres。在本示例性实施例中，节点B包含放大器晶体管104的栅极。因此，放大 器晶体管104的栅极处的电压被复位。复位电压Vres等于例如IV。
[0184] 之后，复位晶体管102关断。因此，节点B进入电气浮置状态。在该情况中，可能 由复位晶体管102产生复位噪声（图12A中所示的噪声kTCl)。
[0185] 光电转换层205的表面电势可以根据第二电极209上的电压在复位操作期间的变 化而变化。在这种情况下，第二电极209上的电压变化的方向与第二电极209上的电压由 于信号电荷的蓄积而变化的方向相反。由于该原因，信号电荷的空穴仍然蓄积在光电转换 层205中。此外，阻挡层203防止空穴从第一电极201注入。因此，蓄积在光电转换层205 中的信号电荷的量不变。
[0186] 如果选择晶体管105处于接通状态，则放大器晶体管104输出包括来自像素100 的复位噪声的噪声信号（Vres+kTCl)。该噪声信号被保持在列电路140的电容器CTN中。
[0187] 图12B和图12C示出了光电转换单元101在步骤⑶中的状态。首先，向节点C供 给第二电压Vd2。因为空穴用作信号电荷，所以第二电压Vd2是高于第一电压Vsl的电压。 第二电压Vd2等于例如5V。
[0188] 在这种情况中，第二电极209(节点B)上的电压在与节点C上的电压变化的方向 相同的方向上变化。根据连接到第二电极209的第一电容器103的电容值C1与光电转换 单元101中所包括的第二电容器111的电容值C2的比率来确定第二电极209上的电压的 变化量dVB。相对于节点C上的电压的变化量dVd，第二电极209上的电压的变化量dVB由 dVB = dVdXClACl+C2)给出。包括第二电极209的节点B也可以包括其它电容成分。其 它的电容成分具有比第一电容器103的电容值C1小得多的电容值。因此，节点B的电容值 可以视为等于第一电容器103的电容值C1。
[0189] 在本示例性实施例中，第二电极209上的电压的变化量dVB比第一电极201上的 电压Vs与复位电压Vres之差（Vs-Vres)大得多。因此，第二电极209的电势低于第一电 极201的电势，并且光电转换层205的电势梯度反转。因此，用实心圆圈绘出的电子从第一 电极201注入到光电转换层205中。此外，作为信号电荷蓄积在光电转换层205中的空穴 中的一些或全部移动到阻挡层203。已经移动的空穴与阻挡层203中的绝大多数载流子再 结合并消失。结果，光电转换层205中的空穴被从光电转换层205中排出。由于整个光电 转换层205的耗尽，因此，所有作为信号电荷蓄积的空穴被排出。
[0190] 然后，在图12C中示出的状态下，向节点C供给第一电压Vdl。因此，光电转换层 205的电势梯度再次反转。于是，在图12B中所示的状态下注入到光电转换层205的电子被 从光电转换层205中排出。另一方面，阻挡层203防止空穴从第一电极201注入到光电转 换层205中。因此，光电转换层205的表面电势根据已蓄积的空穴的数量而变化。根据表 面电势的变化，第二电极209上的电压从复位状态改变与已消失的空穴的数量对应的电压 Vp。即，在节点B处出现与作为信号电荷蓄积的空穴的数量对应的电压Vp。与所蓄积的空 穴的数量对应的电压Vp被称为"光学信号成分"。
[0191] 在图12C中所示的状态下，选择晶体管105接通。因此，放大器晶体管104输出来 自像素100的光学信号（Vp+Vres+kTCl)。光学信号被保持在列电路140的电容器CTS中。在 步骤（2)中读出的噪声信号（Vres+kTCl)和在步骤（4)中读出的光学信号（Vp+Vres+kTCl) 之差是基于与所蓄积的信号电荷对应的电压Vp的信号。
[0192] 图12D示出步骤（5)中的光电转换单元101的状态。复位晶体管102被接通，并 且，节点B上的电压被复位到复位电压Vres。即，执行复位操作。该复位操作是在第一排出 操作与第一排出操作之后的第二排出操作之间执行的两个复位操作中的较早执行的复位 操作。然后，复位晶体管102被关断。以上述的方式，在开始信号电荷的蓄积之前，或者在 开始信号电荷的蓄积之后，节点B被复位，从而使得能够去除在节点B中蓄积的前一帧的光 学信号成分。这可防止由于残留于节点B上的光学信号成分而导致被施加到光电转换单元 101上的电极间电压的减小。
[0193] 此外，在这种情况下，可通过复位晶体管102产生复位噪声（图12D所示的噪声 kTC2)。可在蓄积时段结束时通过步骤（1)中的复位操作，即第二复位操作去除产生的复位 噪声。
[0194] 图12E和图12F示出了光电转换单元101在步骤（6)中的状态。向第一电极201 供给电压Vsl，向节点B供给复位电压Vres。复位电压Vres低于第一电极201上的电压Vs。 于是，光电转换层205中的电子被排出到第一电极201。相对照地，光电转换层205中的空 穴移动到光电转换层205和绝缘层207之间的交界面。然而，空穴不能移动到绝缘层207， 因此在光电转换层205中蓄积。另外，如之前所述，阻挡层203防止空穴注入到光电转换层 205中。在这种状态下，当光进入光电转换层205时，只有通过光电转换产生的电子-空穴 对中的空穴才作为信号电荷蓄积在光电转换层205中。在执行一定时段的蓄积操作之后， 重复执行步骤（1)到（6)中的操作。
[0195] 所蓄积的空穴引起光电转换层205的表面电势的变化。根据表面电势的变化，第 二电极209上的电压增大。这种增大在图12F中由VpO表示。如上所述，在图12A中的复 位操作中，第二电极209上的电压发生变化以抵消电压VpO的变化。即，第二电极209上的 电压减小。因此，光电转换层205的表面电势在表面电势升高的方向上变化。
[0196] 如果信号电荷是电子，则第二电压Vd2是低于第一电压Vdl的电压。于是，在图 12A到12F中所示的电势梯度反转。其它操作基本上相同。
[0197] 在参考图12A到12F描述的操作中，光电转换层205的电势梯度在图12B中所示 的状态下反转，使得能够排出所蓄积的空穴。光电转换层205的电势梯度不反转导致出现 未排出的电荷。于是，可能出现噪声。在这里，当第二电极209(节点B)上的电压的变化量 dVB大于在第一电极201上的电压Vs与复位电压Vres之差（Vs-Vres)的量增大时，电势梯 度更可能反转。即，当第二电极209上的电压的变化量dVB大于在第一电极201上的电压 Vs与复位电压Vres之差（Vs-Vres)的量增大时，可实现进一步的噪声减少。
[0198] 如上所述，在节点C上的电压的变化量dVd与节点B上的电压的变化量dVB之间 存在由(^8 = (^(1\(：1八(：1+02)表示的关系。8卩，当节点8的电容值(：1增大时，节点8上 的电压的变化量dVB增大。
[0199] 在本示例性实施例中，第一电容器103与第二电极209连接。因此，可以增大节点 B的电容值C1。这种配置使得节点B上的电压的变化量dVB能够增大。结果，更可能实现 光电转换层205的耗尽，导致未排出的电荷减少。因此，根据本示例性实施例，可以实现噪 声减少。
[0200] 将描述第一电容器103不与节点B连接的比较例。在这种配置中，节点B具有可 能包括由于半导体区中的PN结导致的电容成分和布线的寄生电容成分的电容。因为上述 电容成分比光电转换单元101中所包括的第二电容器111的电容值C2小到可忽略不计，所 以由C1AC1+C2)给出的值基本上等于零。于是，即使节点C上的电压Vd改变，节点B上的 电压也基本不变。在这种情况下，在图12B中所示的状态下，电势梯度可能不反转，导致有 可能作为信号电荷而蓄积的空穴中的一些不被排出。在本示例性实施例中，与比较例相比， 可以减少未排出的信号电荷的量，导致噪声降低。
[0201] 现在将描述第一电容器103的电容值C1、光电转换单元101中所包括的第二电容 器111的电容值C2与供给到各单元的电压之间的关系。在本示例性实施例中，电容值C1 和电容值C2分别由第一不例性实施例中的表达式⑷和表达式⑴表不。这里不再给出 详细的描述。
[0202] 在本示例性实施例中，使用第一电压Vdl和第二电压Vd2来控制节点C上的电压 Vd，以蓄积信号电荷以及由于光电转换层205的耗尽导致的排出信号电荷。第一电容器103 的电容值C1和第二电容器111的电容值C2满足以下关系，因此实现在上述排出信号电荷 期间残留在光电转换层205中的电荷的减少。首先将描述信号电荷是空穴的示例性实施 例。
[0203] 下面为简明起见，第一电容器103的电容值C1是第二电容器111的电容值C2的 k倍。即，电容值C1和电容值C2具有以下表达式（18)表示的关系：
[0204] Cl = kXC2 · · · (18)。
[0205] 如之前所述，节点C上的电压的变化量dVd和第二电