《半導(dǎo)體探測(cè)器》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 電子學(xué)。 而歐姆邊 (nside) , 為防止條之間的短路 , 需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)及技術(shù)工藝 , 其中包括條之間的電子學(xué)絕緣問題。 167。不過偏壓加載要有特殊方式 ? 單條讀出與雙條讀出 ? 單條讀出： 條寬 /?12 ? 雙條讀出位置分辨好。 ? 如果探測(cè)器太薄了 , 雖然散射次數(shù)減少 , 偏轉(zhuǎn)角度小了 , 但探測(cè)效率降低了，能量分辨也差了。讀出電子學(xué)得到這個(gè)電荷信號(hào) , 經(jīng)過前置放大器將信號(hào)放大 , 再經(jīng)過模擬通道 , 比較器 , 模數(shù)轉(zhuǎn)換 (ADC) 后讀入計(jì)算機(jī)。外加電壓幾乎全部加到耗盡區(qū)上 , 形成很高的電場。這樣制成了表面均勻條形的pn結(jié)型單邊讀出的探測(cè)器。 如： NP=1015cm3， NN=5x1012cm3， VB=100V 則 WP=?m， WN=300?m 常采用 P+NN+ 16 結(jié)構(gòu) ? 薄鋁條、 SiO2隔離條、重?fù)?P+條 ? ~300?m厚的 N型硅基，靈敏區(qū) ? 重?fù)?N+層和鋁薄膜組成的背襯電極 ? 微條（信號(hào)讀出條），條距決定空間分辨率 ? 保護(hù)環(huán)，屏蔽（噪聲、輻照） ? 偏壓連接帶、電阻 ? 直流、交流接觸片，信號(hào)通過它們連接前放。 ? 閉鎖電極 半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度下降，漏電流小。 ? 輻射損傷與輻射種類、劑量率以及輻照時(shí)間和條件有關(guān)。有的還可做得更薄 , 整個(gè)探測(cè)器可以做得很小。 4）非?？斓捻憫?yīng)時(shí)間 在半導(dǎo)體探測(cè)器中 , 由于采用微電子工藝的半導(dǎo)體探測(cè)器很薄 , 它的電荷在很小的區(qū)域里收集 , 響應(yīng)時(shí)間非常快 , 一般可達(dá)到 5n s 左右。這樣電荷數(shù)的相對(duì)統(tǒng)計(jì)漲落也比氣體小很多。 6. 半導(dǎo)體探測(cè)器的特點(diǎn) 12 2）很高的能量分辨率 ? 半導(dǎo)體探測(cè)器的能量分辨率比氣體探測(cè)器大約高一個(gè)數(shù)量級(jí) , 比閃爍計(jì)數(shù)器高得更多。 11 ? 優(yōu)點(diǎn)： 1）非常好的位置分辨 ? 這是硅微條探測(cè)器最突出的特點(diǎn)。 10 5. PN結(jié)的偏壓特性 ? 當(dāng) PN結(jié)不加偏壓時(shí)，能起到一定的探測(cè)器作用，但性能很差 自發(fā)形成的電場低，不利于收集；耗盡區(qū)薄，信噪比差 ? 當(dāng) PN結(jié)加正向偏壓時(shí)，加很低的電壓，也會(huì)有很大的電流，信號(hào)將被淹沒，無法作為探測(cè)器 ? 加反向電壓， N區(qū)接正， P區(qū)接負(fù)，外加電場方向與內(nèi)建電場方向相同，使耗盡層增厚，漂移運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。 9 半導(dǎo)體探測(cè)器的靈敏區(qū) 半導(dǎo)體 PN結(jié)可作為靈敏區(qū) 1）在 PN結(jié)區(qū)可移動(dòng)的載流子基本被耗盡，只留下電離了的正負(fù)電中心，對(duì)電導(dǎo)率無貢獻(xiàn)，其具有很高的電阻率。擴(kuò)散的結(jié)果形成 PN結(jié)。 線缺陷： 晶體受應(yīng)力作用發(fā)生錯(cuò)位（沿平面滑移）。 能接受 價(jià) 帶中電子而產(chǎn)生導(dǎo)電空穴的雜質(zhì)稱為 受主雜質(zhì) 。 把電子貢獻(xiàn)給導(dǎo)帶的雜質(zhì)稱為 施主雜質(zhì) ，雜質(zhì)能級(jí)叫 施主能級(jí)， 位于導(dǎo)帶底部。 ? P型（空穴型）半導(dǎo)體： 滿帶內(nèi)空穴運(yùn)動(dòng)。 具有非常快的時(shí)間響應(yīng)。 ? 若電場不高，漂移速度正比于外加電場 E v=?E， ?=e?/2m 為遷移率 氣體探測(cè)器，電子的遷移率遠(yuǎn)大于正離子； 半導(dǎo)體中，電子和空穴的遷移率基本相同。同時(shí)滿帶中留下的空穴也參與導(dǎo)電。一般禁帶寬度大的材料，耐高溫性能和耐輻照性能好。 ? 滿帶： 能級(jí)已被電子所占滿，一般外電場作用時(shí)，其電子不形成電流，對(duì)導(dǎo)電沒有貢獻(xiàn)，亦稱價(jià)帶。 54 半導(dǎo)體探測(cè)器的應(yīng)用 2 167。1 第五章 半導(dǎo)體探測(cè)器 167。 53 半導(dǎo)體探測(cè)器的發(fā)展 167。 從能帶論來看，電子能量變化就是電子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)上。 3 ? 半導(dǎo)體和絕緣體之間的差別在于禁帶寬度不同： 半導(dǎo)體禁帶較窄， Eg= 絕緣體禁帶較寬， Eg=510eV 由于能帶取決于原子間距，所以 Eg與溫度和壓力有關(guān)。但是當(dāng)溫度升高或有光照時(shí)，半導(dǎo)體滿帶中少量電子會(huì)獲得能量而被激發(fā)到導(dǎo)帶上，這些電子在外電場作用下將參與導(dǎo)電。 ? 外加電場時(shí)，電子和空穴都運(yùn)動(dòng)，方向相反。 當(dāng)芯片厚度為 ，收集時(shí)間 ~10ns。 ? N
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