ピン留めフォトダイオードの完全なウェル容量の光強度と電荷保持時間の分析

このホワイトペーパーでは、ピン留めしたフォトダイオード（PD）フルウェル容量（FWC）の光強度と電荷保持時間依存性が、転送ゲートの下に埋もれたオーバーフローパスを備えたピクセル構造のために研究されています。単純な分析モデルから導出されたPDFWCの式は、PDFWCが明るい状態での光生成電流とオーバーフロー電流のバランスによって決定されるため、光強度とPDFWCの関係が対数であることを示しています。さらに、PDの電荷保持操作の前にパルス光を使用すると、Overflow電流による保持時間とともにPDの蓄積された電荷が減少し、最終的には平衡PDFWCに達します。分析モデルは、テクノロジーコンピューター支援設計（TCAD）デバイスシミュレーションと実際のデバイス測定によって正常に検証されています。

In this paper, the light intensity and charge holding time dependence of pinned photodiode (PD) full well capacity (FWC) are studied for our pixel structure with a buried overflow path under the transfer gate. The formulae for PDFWC derived from a simple analytical model show that the relation between light intensity and PDFWC is logarithmic because PDFWC is determined by the balance between the photo-generated current and overflow current under the bright condition. Furthermore, with using pulsed light before a charge holding operation in PD, the accumulated charges in PD decrease with the holding time due to the overflow current, and finally, it reaches equilibrium PDFWC. The analytical model has been successfully validated by the technology computer-aided design (TCAD) device simulation and actual device measurement.