Charge-Gated Thin-Film Transistors for High Resolution Digital Imaging Applications

Abstract

A field-effect thin-film transistor (TFT) with two gates, which are charge and voltage gates, is introduced. By applying a proper voltage to the voltage gate, the device is biased at a desired operating point or turned on and off, whereas the amount of charge deposited on the charge gate, which is embedded inside the dielectric, shifts the threshold voltage and therefore modulates the drain-source current. Such device finds application in sensor circuits, particularly high resolution sensor arrays, where it replaces both the tranconducting amplifier and the addressing switch transistor, thus reducing transistor count per pixel. Device structure, operation, and characteristics are derived and discussed. A planar configuration of the charge-gated TFT was fabricated by using top-gate amorphous silicon TFTs and implemented in a 100-µm-pitch two-transistor active pixel sensor test structure.Index Terms-Amorphous silicon (a-Si), digital imaging, high resolution, thin-film transistor (TFT).

Ανάπτυξη Τεχνολογίας Κατασκευής Τρανζίστορς Λεπτών Υμενίων Βελτιστοποιημένων Ως Προς Τη Δομή Των Υμενίων Πυριτίου Που Προκύπτει Από Την Κρυσταλλοποίηση

“…Με βάση αυτήν την παραπάνω εξίσωση, µπορούµε να υπολογίσουµε από τις χαρακτηριστικές µετάδοσης [82] (transfer characteristics) του ρεύµατος απαγωγού ως προς την τάση της πύλης (I d -V g , Εικόνα 16) τόσο την τάση κατωφλίου V th του TFT [83] όσο και την ευκινησία των φορέων του καναλιού µ n λόγω της επίδρασης του πεδίου (field-effect mobility). Αυτό γίνεται εφαρµόζοντας την παραπάνω γραµµική ως προς V d σχέση στην περιοχή της χαρακτηριστικής µετάδοσης όπου αυτή προσεγγίζει πιο πολύ τη γραµµική ως προς V g , δηλαδή την περιοχή όπου η διαγωγιµότητα G m =dI d /dV g παρουσιάζει µέγιστο.…”