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기판(Substrate);상기 기판의 제1 영역에 형성되어 외부로부터 입사되는 광신호를 전기신호로 변환하는 제1 화합물층;상기 제1 화합물층의 일부 영역에 형성되고 상기 기판과 분리된 제2 화합물층;상기 제2 화합물층과 전기적으로 연결되도록 상기 제2 화합물층의 상에 형성되는 제1 전극;상기 기판의 제2 영역에 형성되는 제3 화합물층;상기 제3 화합물층과 전기적으로 연결되도록 상기 제3 화합물층 상에 형성되는 제2 전극; 및상기 기판과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 화합물층이 형성된 면과는 다른 면에 형성되는 제3 전극을 포함하되, 상기 제1 화합물층에 입사되는 빛의 세기에 따라 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극에 인가되는 전압인 제1 전압, 제2 전압 및 제3 전압 각각의 크기와 극성을 조절함으로써, 상기 빛의 세기가 기설정된 값보다 크거나 같을 때에는 광트랜지스터(Phototransistor)로 동작하고 상기 빛의 세기가 기설정된 값보다 작을 때에는 광다이오드(Photodiode)로 동작하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제1항에 있어서,상기 제1 화합물층은,황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te) 및 폴로늄(Po) 중 적어도 하나의 원소와, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 러더포늄(Rf), 바나듐(V), 나이오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 더브늄(Db), 크롬(Cr), 몰리브데넘(Mo), 텅스텐(W), 시보기움(Sg), 망가니즈(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 보륨(Bh), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 하슘(Hs), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 수은(Hg)으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제1항에 있어서,상기 제1 화합물층은,정공(Hole)을 캐리어(Carrier)로 제공하는 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제1항에 있어서,상기 제2 화합물층은,황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te) 및 폴로늄(Po) 중 적어도 하나의 원소와, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 러더포늄(Rf), 바나듐(V), 나이오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 더브늄(Db), 크롬(Cr), 몰리브데넘(Mo), 텅스텐(W), 시보기움(Sg), 망가니즈(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 보륨(Bh), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 하슘(Hs), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 수은(Hg)으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제5항에 있어서,상기 제2 화합물층은,전자(Electron)를 캐리어로 제공하는 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제1항에 있어서,상기 제3 화합물층은,황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te) 및 폴로늄(Po) 중 적어도 하나의 원소와, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 러더포늄(Rf), 바나듐(V), 나이오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 더브늄(Db), 크롬(Cr), 몰리브데넘(Mo), 텅스텐(W), 시보기움(Sg), 망가니즈(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 보륨(Bh), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 하슘(Hs), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 수은(Hg)으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제7항에 있어서,상기 제3 화합물층은,전자를 캐리어로 제공하는 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제1항에 있어서,상기 제1 화합물층에 입사되는 빛의 세기가 기설정된 값보다 작은 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 바이폴라 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)의 이미터(Emitter) 및 컬렉터(Collector)로 각각 동작하고, 상기 제1 화합물층이 베이스(Base)로 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제1항에 있어서,상기 제1 화합물층에 입사되는 빛의 세기가 기설정된 값과 같거나 기설정된 값보다 큰 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극이 다이오드(Diode)의 캐소드(Cathode)와 애노드(Anode)로 각각 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제9항에 있어서,상기 제2 전압과 상기 제1 전압의 전압차가 조절되고, 상기 입사되는 빛의 세기가 조절됨으로써, 상기 제2 전극을 통해 외부 부하로 흐르는 전류의 크기가 변경되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제1항에 있어서,상기 제1 화합물층 상에 반사 방지층(Antireflection Layer)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제12항에 있어서,상기 반사 방지층은,단일층 구조 또는 서로 다른 굴절율(Refractive Index)을 갖는 두 가지 이상의 물질로 구성된 멀티층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제13항에 있어서,상기 단일층 구조는,상기 단일층 구조를 이루는 단일 물질의 굴절율과 상기 제1 화합물층에서 흡수되는 빛의 대표 파장값을 곱한 값의 1/4이 되는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제14항에 있어서,상기 단일 물질의 굴절율은,상기 제1 화합물층의 굴절율 및 상기 제1 화합물층과 경계를 이루는 물질의 굴절율의 기하평균값인 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제13항에 있어서,상기 멀티층 구조는,티타늄 다이옥사이드(TiO2), 실리콘 다이옥사이드(SiO2), 탄탈럼 펜톡사이드(Ta2O5), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 알루미늄 옥사이드 (Al2O3), 나이오븀 펜톡사이드(Nb2O5), 지르코늄 다이옥사이드(ZrO2), 황화아연(ZnS)의 그룹에서 선택된 적어도 두 가지 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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제14항에 있어서,상기 대표 파장값은,상기 제1 화합물층에서 흡수되는 빛 스펙트럼의 첨두값(Peak) 또는 반치전폭(Full Width at Half Maximum)의 중앙값(Median)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 광전변환 소자
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하이브리드 광전변환 소자(Hybrid Photoelectric Conversion Device);제1 전원부와 연결되어 상기 하이브리드 광전변환 소자에 전압을 인가하는 제1 스위칭 소자;상기 하이브리드 광전변환 소자로부터 전하를 전달받아 저장하는 플로팅 디퓨전(Floating Diffusion; FD) 영역;제2 전원부와 상기 하이브리드 광전변환 소자 사이에 연결되어 상기 플로팅 디퓨전 영역을 리셋하는 제2 스위칭 소자;상기 플로팅 디퓨전 영역의 전기적 특성을 검출하는 제3 스위칭 소자;상기 제3 스위칭 소자의 신호를 출력하기 위한 제4 스위칭 소자; 및상기 제1 전원부와 연결되어 출력을 제공하는 제5 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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제18항에 있어서,상기 하이브리드 광전변환 소자는,기판(Substrate), 상기 기판의 제1 영역에 형성되어 외부로부터 입사되는 광신호를 전기신호로 변환하는 제1 화합물층, 상기 제1 화합물층의 일부 영역에 형성되고 상기 기판과 분리된 제2 화합물층, 상기 제2 화합물층과 전기적으로 연결되도록 상기 제2 화합물층의 상에 형성되는 제1 전극, 상기 기판의 제2 영역에 형성되는 제3 화합물층, 상기 제3 화합물층과 전기적으로 연결되도록 상기 제3 화합물층 상에 형성되는 제2 전극 및 상기 기판과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 화합물층이 형성된 면과는 다른 면에 형성되는 제3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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제19항에 있어서,상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극과 전기적으로 연결되어 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극에 전압을 인가하거나 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극을 플로팅 상태로 두는 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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제18항에 있어서,상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 제4 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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제19항에 있어서,상기 하이브리드 광전변환 소자와 상기 플로팅 디퓨전 영역 사이에서 상기 하이브리드 광전변환 소자에 축적된 전하를 상기 플로팅 디퓨전 영역으로 전달하는 제6 스위칭 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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제20항에 있어서,상기 제1 화합물층에 입사되는 빛의 세기가 기설정된 값보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자에 인가되는 입력 신호에 의해 외부로 출력되는 출력 신호가 결정되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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제20항에 있어서,상기 제1 화합물층에 입사되는 빛의 세기가 기설정된 값과 같거나 기설정된 값보다 큰 경우, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자에 인가되는 입력 신호에 의해 외부로 출력되는 출력 신호가 결정되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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제22항에 있어서,상기 제1 화합물층에 입사되는 빛의 세기가 기설정된 값과 같거나 기설정된 값보다 큰 경우, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제4 스위칭 소자 및 상기 제6 스위칭 소자에 인가되는 입력 신호에 의해 외부로 출력되는 출력 신호가 결정되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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이미지 센서를 광다이오드 모드로 동작시키고 셔터의 동작을 중지시키는 광다이오드 모드 개시과정;상기 광다이오드 모드에서의 출력신호인 제1 출력신호가 기설정된 범위를 벗어나는 것으로 판단되면 상기 이미지 센서를 광트랜지스터 모드로 동작시키는 광트랜지스터 모드 개시과정;상기 광트랜지스터 모드에서의 출력신호인 제2 출력신호의 크기가 기설정된 범위를 벗어나는 것으로 판단되면 상기 이미지 센서의 이득을 증가시키는 이득증가 과정; 및상기 이득증가 과정의 결과에 근거하여, 상기 제2 출력신호의 크기가 기설정된 범위 내에 존재하는 것으로 판단되면 셔터값을 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 감지 방법
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제26항에 있어서,상기 광트랜지스터 모드 개시과정은,상기 제1 출력신호의 크기가 포화영역 내에 존재하는지의 여부를 판단하는 포화상태 판단과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 감지 방법
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제26항에 있어서,상기 광트랜지스터 모드 개시과정의 결과, 상기 제1 출력신호의 크기가 포화영역 내에 존재하는 것으로 판단되면, 상기 셔터의 동작을 개시하는 셔터동작 개시과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 감지 방법
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제26항에 있어서,상기 이득증가 과정의 결과로 출력되는 제3 출력신호의 크기에 변화가 있는지의 여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 감지 방법
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제29항에 있어서,상기 제3 출력신호의 크기에 근거하여 상기 셔터값을 변화시켜도 상기 제3 출력신호의 크기에 변화가 없다면, 상기 셔터값을 유지하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 감지 방법
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