半導(dǎo)體探測(cè)器ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 06:46 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 得很小。 14 6）抗磁場(chǎng)性能好 對(duì)磁場(chǎng) (B10KG)不靈敏。 ? 缺點(diǎn)： 對(duì)輻射損傷比較靈敏 ? 半導(dǎo)體探測(cè)器的輻照損傷很嚴(yán)重。因?yàn)檩椪赵诎雽?dǎo)體中會(huì)造成晶格缺陷，致使半導(dǎo)體探測(cè)器的漏電流增大，性能下降。 ? 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)。 ? 各國(guó)科學(xué)家就此問題從技術(shù)上正在進(jìn)行不斷地改進(jìn)提高。 15 167。 52 硅微條探測(cè)器的結(jié)構(gòu)和原理 Silicon Micro strip Detector （ SMD） 硅微條探測(cè)器的結(jié)構(gòu) 電觸點(diǎn) ? 歐姆觸點(diǎn)（導(dǎo)電電極） 保持半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度平衡，漏電流大。 ? 閉鎖電極 半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度下降，漏電流小。 一般就是半導(dǎo)體 PN結(jié)的兩個(gè)面。 P+， N+：雜質(zhì)濃度很高的半導(dǎo)體薄層。 )/1(2NPPBP NNqN VW ?? ?)/1(2PNNBN NNqN VW ?? ?由此可見，耗盡層兩邊的寬度反比于雜質(zhì)的濃度， 選擇 NPNN，耗盡層 N型的一邊特別寬， P邊很窄， 即 P+N。 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。 17 ? 硅微條探測(cè)器是在一個(gè) n 型硅片的表面上 , 通過氧化和離子注入法 , 局部擴(kuò)散法或表面位壘法及光刻等技術(shù)工藝制作成的。 ? 其表面是均勻平行的附有一層鋁膜的重?cái)v雜 p+微條。 n 型硅片的整個(gè)底面摻入雜質(zhì)后 , 制成 n 型重?cái)v雜 n+層 , 其外層也附有一層鋁 , 作為電極接觸。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。 ? 中間部分的耗盡層是探測(cè)器的靈敏區(qū) , 當(dāng)在這些條型 pn結(jié)加上負(fù)偏壓時(shí) , 耗盡層在外加電場(chǎng)的作用下 , 隨著電壓升高而變厚。當(dāng)電壓足夠高 , 耗盡層幾乎擴(kuò)展到整個(gè) n 型硅片 , 基本達(dá)到了全耗盡 , 死層變得非常薄。因?yàn)槠鋬?nèi)部可移動(dòng)的載流子密度很低 , 電阻率很高 , 漏電流非常小 (好的硅微條探測(cè)器漏電流小于 100pA )。外加電壓幾乎全部加到耗盡區(qū)上 , 形成很高的電場(chǎng)。 ? 在無輻射電離時(shí) , 基本沒有信號(hào)產(chǎn)生。當(dāng)有帶電粒子穿過探測(cè)器的靈敏區(qū)時(shí) , 將產(chǎn)生電子－空穴對(duì) , 在高電場(chǎng)的作用下 , 電子向正極 (底板 )漂移 , 空穴向靠近徑跡的加負(fù)偏壓的微條漂移，在這很小的區(qū)域內(nèi) (探測(cè)器厚度在 300μm 左右 ) 收集電荷只需很短的時(shí)間 (幾 ns左右 )。在探測(cè)器的微條上很快就讀出了這個(gè)空穴 (實(shí)為電子 ) 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電荷信號(hào)。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)。 18 ? 探測(cè)器厚度選擇 在設(shè)計(jì)、制作和使用硅微條探測(cè)器時(shí)需要考慮的一個(gè)重要原則問題是帶電粒子在半導(dǎo)體探測(cè)器中的散射角度與探測(cè)器的厚度問題。 因?yàn)榘雽?dǎo)體的密度比較大 , 帶電粒子穿過探測(cè)器時(shí) , 在探測(cè)器內(nèi)部要經(jīng)過多次散射。 ? 如果帶電粒子的能量不高 , 探測(cè)器比較厚 , 粒子在探測(cè)器內(nèi)經(jīng)過很多次散射后 , 角度偏轉(zhuǎn)比較大 , 這將不利于粒子的徑跡和頂點(diǎn)精確測(cè)量。 ? 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。 ? 因此 , 一定要根據(jù)被探測(cè)粒子的能量及實(shí)驗(yàn)對(duì)散射偏轉(zhuǎn)角度的要求 , 恰當(dāng)?shù)倪x擇探測(cè)器厚度。 19 ? 讀出方式 ? 直流耦合 DC：鋁電極與獨(dú)立的擴(kuò)散層直接接觸 ? 交流耦合 AC：鋁電極與每個(gè)擴(kuò)散層以電容耦合方式接觸。 AC讀出的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)二極管的漏電流不會(huì)流到讀出電極上，因而噪聲小。不過偏壓加載要
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