[发明专利]半导体装置以及使用其的电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置。本发明特别涉及具有光电转换装置和晶体管的半导体装置。此外，本发明还涉及使用半导体装置的电子设备。

背景技术

一般已知各种用于检测电磁波的光电转换装置，例如对从紫外线到红外线有感知功能的装置被总称为光传感器。其中对波长为400nm至700nm的可见光区有感知功能的装置特别被称为可见光传感器，并且多种可见光传感器被使用于根据人类的生活环境需要调节照度或控制开/关等的设备。

尤其是，在显示装置中，检测出显示装置周围的明亮度以调节其显示亮度。这是因为通过检测出周围的明亮度而获得合适的显示亮度可以减少不必要的电力的缘故。例如，这种亮度调节用光传感器被使用于手机或个人电脑。

此外，除了检测出周围的明亮度以外，还通过利用光传感器检测出显示装置、尤其是液晶显示装置的背光灯的亮度，以调节显示屏的亮度。

在这种光传感器中，光电二极管被使用于检测部分，并且该光电二极管的输出电流在放大器电路中被放大。例如，使用电流镜电路作为这种放大器电路(例如，参照专利文件1)。

[专利文件1]日本专利第3444093号公报

现有的光传感器具有如下问题：当要检测到低照度时，由于晶体管的特性上的限制，难于读取到十分低的照度。图33A表示光电二极管以及与该光电二极管串联连接的晶体管的电路图。注意，图33A所示的晶体管3302是二极管连接(diode-connected)的晶体管，并且其栅极(或栅电极)以及漏极(或漏电极)连接到光电二极管3301。当光被照射到光电二极管3301时，发生光电荷。并且，当电压被供给给与光电二极管3301串联连接的晶体管3302以及光电二极管3301时，根据光强度电流流过。作为晶体管3302的栅极/源极之间的电压(Vgs)，发生对应于流过晶体管3302的电流的大小的电压。此时，在光电二极管3301的电流(Ids)小于晶体管3302的Vgs＝0V时的电流的情况下，不能正常地读取照度。就是说，在照射到光电二极管3301的光弱且流过光电二极管3301的电流(Ids)小的情况下，不能正常地读取照度。

图33B表示晶体管的电流特性的图表。在利用曲线3303表示与光电二极管3301串联连接的晶体管3302的电流特性的情况下，当流过光电二极管3301的电流Ids小于晶体管3302的Vgs＝0V时的电流I₁时，不能正常地读取照度。这是因为不能使晶体管3302的Vgs变成小于0V的缘故。因此，即使照射具有使流过光电二极管3301的电流变成小于I₁的强度的光，也不能正常地读取照度。另一方面，在利用曲线3304表示与光电二极管3301串联连接的晶体管3302的电流特性的情况下，因为晶体管3302的Vgs＝0V时的电流值I₂小于电流值I₁，所以跟具有被曲线3303表示的电流特性的晶体管的情况相比，可以读取低照度的光。

注意，图33B表示晶体管3302的源极/漏极之间的电压(Vds)是预定电压的情况。在图33A的电路中，晶体管3302的漏极(或漏电极)连接到栅极(或栅电极)。因此，更准确地，应该记载伴随着Vgs，Vds也变化的情况作为图33B，但是为方便起见，图33B表示Vds是恒定的情况。这是因为如下缘故：当Vds成为0V时，电流也完全成为0，因此难于利用对数图表说明Vds是0V时的电流。

另一方面，要以低电压驱动电子设备的需要越来越大，并且，对光传感器来说，以低电压工作也是要紧的。当以低电压工作时，可以减少耗电量。此外，可以容易与IC电连接。这是因为如下缘故：因为IC的驱动电压也逐渐降低，所以当光传感器以低电压工作时，没需要转换电压的大小。因此，可以使装置小型化。

为了以低电压使光传感器工作，而需要使构成放大器电路的晶体管的阈值电压小。但是，阈值电压小与在图33B中Vgs是0V时的电流大对应。

因此，难于以低电压使光传感器工作的同时读取低照度。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于得到即使在低照度下也可以进行读取的半导体装置。或者，本发明的目的在于得到可以以低电压进行工作的半导体装置。或者，本发明的目的在于得到耗电量低的半导体装置。或者，本发明的目的在于得到容易与其他半导体装置连接的半导体装置。或者，本发明的目的在于得到小型化的半导体装置。