噪聲似3和似4經(jīng)由緩沖器電路47的輸出電阻器的低通濾波器組件和輸出布線21的寄生電容而出現(xiàn)在輸出布線21的輸出端子21A上。
[0255][步驟-460:睡眠模式]
[0256]然后，緩沖器電路47和輸出開關(guān)電路48被置于斷開狀態(tài)，且停止從運(yùn)算放大器的電源23向運(yùn)算放大器41的電流的供應(yīng)(見圖20)。在該[步驟-460]，在成像元件單元20中耗散的功率變得近似為O。
[0257]通過以下公式(4-1)來給出作為各個(gè)模式中的噪聲總和的在一個(gè)操作時(shí)間段中的輸出電壓V。中的噪聲NZ。。
[0258]NZ02 =
[0259](k.T/Cpd) X [ {Cpd/ (Cint+Cd J } X {Cint/ (Cint+Cd J } ]2
[0260]+NZ12 X [ {Cpd/ (Cint+Cd J } X {Cint/ (Cint+Cd J } ]2
[0261]+NZ22X (Cpd/Cint)2
[0262]+k.T/CdUffl
[0263]+ (NZ32+NZ42) X a 2 (4-1)
[0264]如果在此假設(shè)a 0和C int〈〈Cdum，則
[0265]{Cint/(Cint+CdJ}]2^0,
[0266]因此，公式(4-1)變?yōu)橐韵鹿?4-2)。
[0267]NZ02 = NZ 22 X (Cpd/Cint) 2+k.T/CdUffl (4-2)
[0268]將公式(3-2)和公式(4-2)相比較，理解在實(shí)施例4中，噪聲降低了(k.T/Cpd) X (cpd/cint)2。
[0269]實(shí)施例4中的噪聲減少的實(shí)質(zhì)是，在[步驟-400]在第二開關(guān)電路46中生成的噪聲所導(dǎo)致的電荷(=k.T/Cpd)在[步驟-410]被劃分且被存儲(chǔ)在電容器部分42和第二電容器部分54中。換句話說，基于第二電容器部分54中存儲(chǔ)的電荷(輸入電荷量)的輸出電壓Vtl被輸出到輸出布線21。但是，此時(shí)，僅與第二開關(guān)電路46中生成的噪聲中包括的{Cint/(Cint+CdJ對(duì)應(yīng)的噪聲與輸出電壓V。一起被輸出，且于第二開關(guān)電路46中生成的噪聲中包括的{Cdum/(Cint+CdJ對(duì)應(yīng)的噪聲被丟棄。因此，并非必需為第二電容器部分54提供其中使得第二電容器部分54用作運(yùn)算放大器41的負(fù)載電容的模式和其中第二電容器部分54與電容器部分42并行連接的模式。還能夠采用其中提供兩個(gè)電容器部分且使得電容器部分之一用作運(yùn)算放大器41的負(fù)載電容和使用電容器部分的另一個(gè)作為與電容器部分42并行連接的電容器部分的形式。
[0270]作為實(shí)施例1、實(shí)施例3和實(shí)施例4中的各個(gè)模式中的噪聲總和的在一個(gè)操作時(shí)間段中的噪聲似^被如下放在一起:
[0271]NZ02
[0272]= (k.T/Cpd) X (Cpd/Cint) ^NZ12 X (Cpd/Cint)2 (1-3)
[0273]= (k.T/Cpd) X (Cpd/Cint) ^NZ12 X (Cpd/Cint) 2+k.T/CdUffl (3-2)
[0274]= NZ22 X (Cpd/Cint) 2+k.T/Cdim (4-2)
[0275]Cpd的值取決于半導(dǎo)體制造工藝中的成像元件的面積，且現(xiàn)在假設(shè)Cpd的值是2pF。另外，Cint的值是取決于成像裝置中的系統(tǒng)設(shè)置的值(電流/電壓轉(zhuǎn)換增益)，且現(xiàn)在假設(shè)Cint是0.2pF。另外，Cdim是可以被任意設(shè)置的值，且現(xiàn)在假設(shè)Cdim是2pF。另外，假設(shè)T =300。K，且波茲曼系數(shù)k = 1.38 X l(T23m2.kg.S-2.K'將這些值帶入公式(1-3)和公式(4-2)，遵循
[0276]NZ02:
[0277]2.07 X 1^NZ12 X 100 (1-3)
[0278]2.07 X 10_9+NZ22 X 100 (4-2)
[0279]通常，不那么難以使得(NZ12XlOO)的值和(NZ22XlOO)的值為10〃的冪。因此，與公式(1-3)相比，可以使得公式(4-2)中的噪聲的總和的值更小。
[0280]在[步驟-400:復(fù)位模式]，還能夠?qū)⒌谝婚_關(guān)電路45置于接通狀態(tài)，且將第二開關(guān)電路46置于斷開狀態(tài)，而不是將第一開關(guān)電路45置于斷開狀態(tài)且將第二開關(guān)電路46置于接通狀態(tài)。換句話說，當(dāng)在[步驟-400]將第一開關(guān)電路45置于斷開狀態(tài)且將第二開關(guān)電路46置于接通狀態(tài)的情況下在[步驟-410:預(yù)采樣模式]將第一開關(guān)電路45置于接通狀態(tài)且將第二開關(guān)電路46置于斷開狀態(tài)時(shí)，成像元件30的輸出部分處的電勢(shì)從VKef改變?yōu)?VKef+運(yùn)算放大器41的偏壓)。作為對(duì)應(yīng)于電勢(shì)改變的電荷向電容器部分42和第二電容器部分54的傳輸?shù)慕Y(jié)果，擔(dān)心動(dòng)態(tài)范圍將變窄。另一方面，在[步驟-400]將第一開關(guān)電路45置于接通狀態(tài)且將第二開關(guān)電路46置于斷開狀態(tài)的情況下，在[步驟-410]第一開關(guān)電路45和第二開關(guān)電路46的狀態(tài)中不存在變化。換句話說，在從[步驟-400]到[步驟-410]的過渡時(shí)，在成像元件30的輸出部分處的電勢(shì)中不存在變化。因此，不擔(dān)心動(dòng)態(tài)范圍將會(huì)變窄。注意，在該情況下，公式(4-1)的第一項(xiàng)中的(k.T/Cpd)變?yōu)閇k.T/Cpd+(運(yùn)算放大器41中生成的輸入?yún)⒖荚肼?2]。但是，最終，該公式變?yōu)楣?4-2)，于是噪聲不特別增加。
[0281]實(shí)施例5
[0282]實(shí)施例5涉及根據(jù)本公開的一種成像裝置，更具體地涉及根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置和根據(jù)本公開的第二方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。在圖23中圖示了實(shí)施例5中的成像裝置的一部分的等效電路圖(連接到一個(gè)輸出布線的兩個(gè)成像元件單元的等效電路圖)。
[0283]實(shí)施例5中的成像裝置(具體地，X射線平板檢測器)110包括成像面板111，在該成像面板111中，以二維矩陣形式布置一個(gè)像素或多個(gè)像素(在實(shí)施例5中，具體地是一個(gè)像素)中包括的每個(gè)成像元件單元120，且每個(gè)成像元件單元120包括
[0284](a)成像元件30，其將入射的電磁波(具體地，X射線)轉(zhuǎn)換為電流(電荷)，以及
[0285](b)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A，其將來自成像元件30的電流(電荷)轉(zhuǎn)換為電壓。
[0286]電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A包括場效應(yīng)晶體管141和電容器部分142。電容器部分142的第一端連接到場效應(yīng)晶體管141的一個(gè)源極/漏極區(qū)。電容器部分142的第二端連接到場效應(yīng)晶體管141的柵極電極和成像元件30的輸出部分。場效應(yīng)晶體管141的該一個(gè)源極/漏極區(qū)連接到第一電源123和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A的輸出部分。另外，電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A還包括具有復(fù)位開關(guān)電路144的短路電路143。電容器部分142與短路電路143并行連接。
[0287]電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A還包括第一開關(guān)電路145和第二開關(guān)電路146。
[0288]成像元件30的輸出部分經(jīng)由第一開關(guān)電路145而連接到電容器部分142的第二端，且經(jīng)由第二開關(guān)電路146而連接到第二電源122。
[0289]第一開關(guān)電路145和第二開關(guān)電路146互補(bǔ)地操作。
[0290]另外，實(shí)施例5中的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A連接到將入射的電磁波(具體地，X射線)轉(zhuǎn)換為電流(電荷)的成像元件30。實(shí)施例5中的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A是將來自成像元件30的電流(電荷)轉(zhuǎn)換為電壓的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。實(shí)施例5中的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A包括
[0291](A)場效應(yīng)晶體管141，
[0292](B)電容器部分142，以及
[0293](C)互補(bǔ)地操作的第一開關(guān)電路145和第二開關(guān)電路146。
[0294]電容器部分142的第一端連接到場效應(yīng)晶體管141的該一個(gè)源極/漏極區(qū)，且電容器部分142的第二端連接到場效應(yīng)晶體管141的柵極電極。
[0295]場效應(yīng)晶體管141的該一個(gè)源極/漏極區(qū)連接到第一電源123和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A的輸出部分。
[0296]成像元件30的輸出部分經(jīng)由第一開關(guān)電路145而連接到電容器部分142的第二端，且經(jīng)由第二開關(guān)電路146而連接到第二電源122。注意，電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A還包括
[0297](D)短路電路143，具有復(fù)位開關(guān)電路144。
[0298]電容器部分142與短路電路143并行連接。
[0299]由成像元件30將入射的電磁波轉(zhuǎn)換為電流。通過來自成像元件30的電流來將電荷存儲(chǔ)在電容器部分142中。另外，電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A還包括連接到場效應(yīng)晶體管141的該一個(gè)源極/漏極區(qū)和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A的輸出部分的緩沖器電路147。換句話說，緩沖器電路147的輸入部分連接到場效應(yīng)晶體管141的該一個(gè)源極/漏極區(qū)，且緩沖器電路147的輸出部分經(jīng)由輸出開關(guān)電路148而連接到電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A的輸出部分，且進(jìn)一步連接到輸出布線21。
[0300]成像元件單元120被整體成形。換句話說，成像元件30和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A被整體形成。注意，將在實(shí)施例8中描述成像元件單元的具體配置和結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)于諸如成像裝置110和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A中包括的電路和部件的組件本身，可以使用公知電路和部件。同樣對(duì)于諸如驅(qū)動(dòng)成像裝置110或成像元件單元120的電路和部件的組件，可以使用公知的電路和部件。因此，將省略詳細(xì)描述。
[0301]此后，將參考圖24A、圖24B、圖25A、圖25B、圖26來描述實(shí)施例5中的成像裝置和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的操作，其中，圖24A、圖24B、圖25A、圖25B和圖26是電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的等效電路圖。
[0302][步驟-500:復(fù)位模式]
[0303]首先，執(zhí)行電容器部分142的初始化。具體地，將第一電源123置于接通狀態(tài)，且將復(fù)位開關(guān)電路144置于接通狀態(tài)(見圖24A)。因此，電容器部分142經(jīng)由短路電路143而被置于短路狀態(tài)，且電容器部分142被復(fù)位。如果經(jīng)過預(yù)定時(shí)間且完成電容器部分142的復(fù)位，將復(fù)位開關(guān)電路144置于斷開狀態(tài)。注意，在[步驟-500]，通過將第一開關(guān)電路145置于斷開狀態(tài)并將第二開關(guān)電路146置于接通狀態(tài)來將成像元件30與電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A斷開連接，且將成像元件30的輸出部分(陰極)與第二電源122連接。因此，即使電磁波(具體地，X射線)入射在成像元件30上，也不在電容器部分142中存儲(chǔ)電荷。另夕卜，緩沖器電路147處于截止?fàn)顟B(tài)，且不驅(qū)動(dòng)緩沖器電路147，且輸出開關(guān)電路148處于斷開狀態(tài)，且電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A與輸出布線21斷開連接。在所有成像元件單元中同時(shí)執(zhí)行[步驟-500]到[步驟-510]。
[0304][步驟-510:采樣模式]
[0305]然后，通過將復(fù)位開關(guān)電路144置于斷開狀態(tài)并將第一開關(guān)電路145置于接通狀態(tài)、且將第二開關(guān)電路146置于斷開狀態(tài)，來將成像元件30的輸出部分與第二電源122斷開，且將成像元件30的輸出部分與場效應(yīng)晶體管141的該一個(gè)源極/漏極區(qū)和電容器部分142的第二端連接(見圖24B)。因此，由成像元件30將入射的電磁波轉(zhuǎn)換為電流，且通過來自成像元件30的電流來將電荷存儲(chǔ)在電容器部分142中。
[0306][步驟-520:保持模式]
[0307]在當(dāng)經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，通過將第一開關(guān)電路145置于斷開狀態(tài)并將第二開關(guān)電路146置于接通狀態(tài)(見圖25A)來將成像元件30與電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A斷開連接，且成像元件30的輸出部分(陰極)與第二電源122連接。因此，即使電磁波(具體地，X射線)入射在成像元件30上，也不在電容器部分142中存儲(chǔ)電荷。在連接到一個(gè)輸出布線21的M個(gè)成像元件單元中順序地執(zhí)行[步驟-520]和接下來的步驟。
[0308]M個(gè)成像元件單元120連接到輸出布線21。按順序來自第一成像元件單元120、第二成像元件單元120、第三成像元件單元120、......、第m個(gè)成像元件單元120、第(m+1)個(gè)成像元件單元120、......、第M個(gè)成像元件單元120的輸出電壓Vci被輸出到輸出布線21。另夕卜，在N個(gè)輸出布線21中，執(zhí)行將輸出電壓Vtl到輸出布線21的連續(xù)輸出。在[步驟-520]，保持電容器部分142中存儲(chǔ)的電荷，直到完成自從[步驟-510]的下述[步驟-530]。
[0309][步驟-530:輸出模式]
[0310]如果輪到成像元件單元120輸出，則將緩沖器電路147和輸出開關(guān)電路148置于接通狀態(tài)(見圖25B)。因此，電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140A連接到輸出布線21，且基于電容器部分142中存儲(chǔ)的電荷的輸出電壓被輸出到輸出布線21。換句話說，基于入射的電磁波的能量的輸出電壓被輸出到輸出布線21。
[0311][步驟-540:睡眠模式]
[0312]然后，將緩沖器電路147和輸出開關(guān)電路148置于斷開狀態(tài)，且將第一電源123置于斷開狀態(tài)(見圖26)。
[0313]實(shí)施例5中的成像面板中的每個(gè)成像元件單元包括一個(gè)成像元件和一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。另外，提供實(shí)施例5中的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路以對(duì)應(yīng)于一個(gè)成像元件。因此，不像傳統(tǒng)技術(shù)，不會(huì)發(fā)生諸如由行布線導(dǎo)致的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路中的噪聲出現(xiàn)的問題?？梢垣@得高S/N比，且可以試圖減少電磁波(X射線)的輻射量。另外，也能夠提供有力抵抗外部干擾的成像元件單元。
[0314]同樣還在實(shí)施例5到實(shí)施例7中，能夠以與實(shí)施例2的描述相同的方式使用如下配置:電流/電壓轉(zhuǎn)換電路包括多個(gè)電容器部分和一個(gè)切換開關(guān)電路，且該多個(gè)電容器部分的每個(gè)經(jīng)由該切換開關(guān)電路連接到場效應(yīng)晶體管的該一個(gè)源極/漏極區(qū)和柵極電極。
[0315]實(shí)施例6
[0316]實(shí)施例6是實(shí)施例5的改進(jìn)。在圖27中圖示了等效電路圖(連接到一個(gè)輸出布線的兩個(gè)成像元件單元的等效電路圖)。實(shí)施例6中的成像裝置的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140B還包括第二電容器部分152和執(zhí)行與第一開關(guān)電路145相同的操作的第三開關(guān)電路153。第二電容器部分152的第一端經(jīng)由第三開關(guān)電路153而連接到場效應(yīng)晶體管141的該一個(gè)源極/漏極區(qū)。另外，第二電容器部分152的第一端連接到緩沖器電路147的輸入部分。
[0317]除了以上描述的點(diǎn)以外，實(shí)施例6中的成像裝置或電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的配置和結(jié)構(gòu)可以與實(shí)施例5中的成像裝置或電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的配置和結(jié)構(gòu)類似。因此，將省略詳細(xì)描述。
[0318]此后，將參考圖28A、圖28B、圖29A、圖29B、圖30來描述實(shí)施例6中的成像裝置和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的操作，其中，圖28A、圖28B、圖29A、圖29B、圖30是電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的等效電路圖。
[0319][步驟-600:復(fù)位模式]
[0320]首先，執(zhí)行電容器部分142的初始化。具體地，以與實(shí)施例5中的[步驟-500]相同的方式來通過將第一電源123置于接通狀態(tài)、將復(fù)位開關(guān)電路144置于接通狀態(tài)且將第三開關(guān)電路153置于斷開狀態(tài)來復(fù)位電容器部分142 (見圖28A)。如果經(jīng)過預(yù)定時(shí)間且完成電容器部分142的復(fù)位，則將復(fù)位開關(guān)電路144置于斷開狀態(tài)。在所有成像元件單元中同時(shí)執(zhí)行[步驟-600]到[步驟-610]。
[0321][步驟-610:采樣模式]
[0322]然后，將第三開關(guān)電路153置于接通狀態(tài)，且另外，將第一開關(guān)電路145置于接通狀態(tài)，且將第二開關(guān)電路146置于斷開狀態(tài)。以與實(shí)施例5中的[步驟-510]相同的方式，由成像元件30將入射的電磁波轉(zhuǎn)換為電流。通過來自成像元件30的電流來將電荷存儲(chǔ)在電容器部分142中，并進(jìn)一步存儲(chǔ)在第二電容器部分152 (見圖28B)。第二電容器部分152的第一端處的電勢(shì)變?yōu)閇(Qin/Cint)+Vgs]。注意，Vgs是場效應(yīng)晶體管141的柵極和源極之間。
[0323][步驟-620:保持模式]
[0324]在當(dāng)經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，將第一電源123置于斷開狀態(tài)，將第一開關(guān)電路145置于斷開狀態(tài)，且將第二開關(guān)電路146置于接通狀態(tài)。因此，成像元件30與電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140B斷開，且成像元件30的輸出部分(陰極)與第二電源122相連接。將第三開關(guān)電路153置于斷開狀態(tài)(見圖29A)。在連接到一個(gè)輸出布線21的M個(gè)成像元件單元中連續(xù)執(zhí)行[步驟-620]和接下來的步驟。
[0325][步驟-630:輸出模式]
[0326]如果輪到成像元件單元120輸出，則將緩沖器電路147和輸出開關(guān)電路148置于接通狀態(tài)(見圖29B)。因此，電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140B連接到輸出布線21，且基于第二電容器部分152中存儲(chǔ)的電荷(輸入電荷量)的輸出電壓被輸出到輸出布線21。換句話說，基于入射的電磁波的能量的輸出電壓被輸出到輸出布線21。
[0327][步驟-MO:睡眠模式]
[0328]然后，將緩沖器電路147和輸出開關(guān)電路148置于斷開狀態(tài)(見圖30)。
[0329]實(shí)施例7
[0330]實(shí)施例7也是實(shí)施例5的改進(jìn)。在圖31中圖示了等效電路圖(連接到一個(gè)輸出布線的兩個(gè)成像元件單元的等效電路圖)。實(shí)施例7中的成像裝置的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路140C還包括第二電容器部分154、第三開關(guān)電路1553、第四開關(guān)電路1554、第五開關(guān)電路1555和第六開關(guān)電路155 6o第二電容器部分154的第一端經(jīng)由第三開關(guān)電路1553而連接到場效應(yīng)晶體管141的該一個(gè)源極/漏極區(qū)。第二電容器部分154的第二端經(jīng)由第四開關(guān)電路1554而連接到場效應(yīng)晶體管141的柵極電極，且經(jīng)由第五開關(guān)電路155 5而連接到第三電源。另外，第六開關(guān)電路1556被放置在電容器部分142的第二端和第一開關(guān)電路145和場效應(yīng)晶體管141的柵極電極之間。注意，在實(shí)施例7中，第二電源和第三電源是相同的電源，且它們被統(tǒng)稱為第二電源122。
[0331]除了以上描述的點(diǎn)以外，實(shí)施例7中的成像裝置或電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的配置和結(jié)構(gòu)可以與實(shí)施例5中的成像裝置或電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的配置和結(jié)構(gòu)類似。因此，將省略詳細(xì)描述。
[0332]此后，將參考圖32到38來描述實(shí)施例7中的成像裝置和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的操作，其中，圖32到38是電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的等效電路圖。