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正文內(nèi)容

核輻射三大探測(cè)器-半導(dǎo)體(編輯修改稿)

2024-09-11 22:28 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 P區(qū) 和 N區(qū) 的電位應(yīng)相等,即 2020022 beNaeNV AD???? ??又因: bNaN AD ? 所以: AeNVbba??2)( 00??耗盡區(qū)的總寬度 : baW ??當(dāng) NDNA時(shí), ba。則 bW ?當(dāng) NAND時(shí), ab。則 aW ?一般可寫(xiě)成: 02/1002VeNVWi????????????Ni為 摻雜少 的一邊的 雜質(zhì)濃度 。 (3) 結(jié)區(qū)寬度 的限制因素 受材料的 擊穿電壓 的限制: 受 暗電流 的限制,因?yàn)椋? WIG ?0VW ?(4) 結(jié)電容 隨工作電壓的變化 011VWC d ?? 根據(jù)結(jié)區(qū)電荷隨外加電壓的變化率,可以計(jì)算得到結(jié)區(qū)電容: 120014 2 2ideNCWV???????? ???? 結(jié)區(qū)電容隨外加電壓變化而變化,外加電壓的不穩(wěn)定可以影響探測(cè)器輸出電壓幅度的不穩(wěn)定。 即: PN結(jié)半導(dǎo)體探測(cè)器的類(lèi)型 1) 擴(kuò)散結(jié) (Diffused Junction)型探測(cè)器 采用 擴(kuò)散工藝 —— 高溫?cái)U(kuò)散 或 離子注入 ;材料一般選用 P型高阻硅 , 電阻率為 1000;在電極引出時(shí)一定要保證為 歐姆接觸, 以防止形成另外的結(jié)。 2) 金硅面壘 (Surface Barrier)探測(cè)器 一般用 N型高阻硅 , 表面蒸金 50~ 100?g/cm2 氧化形成 P型硅 ,而形成 PN結(jié)。工藝成熟、簡(jiǎn)單、價(jià)廉。 半導(dǎo)體探測(cè)器的輸出信號(hào) 1) 輸出回路 須考慮 結(jié)電阻 Rd和 結(jié)電容 Cd, 結(jié)區(qū)外 半導(dǎo)體材料的 電阻 和 電容 RS, CS。 C?LR測(cè)量?jī)x器 ?R ?CdC)(0 tI dRSRSCC?LR?R ?CdC)(0 tI dRSRSC0R aCdC)(0 tI?RRRR Ld ////0 ??CCC a ???2) 輸出信號(hào) 當(dāng) R0(Cd+Ca) tc ( tc為載流子收集時(shí)間 )時(shí),為 電壓脈沖型工作狀態(tài) : ad CCeNh???輻射在靈敏體積內(nèi)產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)數(shù) 脈沖后沿以時(shí)間常數(shù) R0(Cd+Ca) 指數(shù)規(guī)律下降。 脈沖前沿從粒子入射至全部載流子被收集 (tc)。 t)(tVctad CCeNh???)(/ 0 ad CCRtadeCCeN ????但是,由于 輸出電壓脈沖幅度 h與 結(jié)電容 Cd有關(guān),而 結(jié)電容 隨 偏壓 而變化,因此當(dāng)所加偏壓不穩(wěn)定時(shí),將會(huì)使 h 發(fā)生附加的漲落, 不利于能譜的測(cè)量;為解決該矛盾, PN結(jié)半導(dǎo)體探測(cè)器通常 不用 電壓型 或 電流型 前置放大器,而是采用電荷靈敏前置放大器 。電荷靈敏放大器的輸入電容極大,可以保證 C入 Cd ,而 C入 是十分穩(wěn)定的,從而大大減小了 Cd變化的影響。若反饋電容和反饋電阻為 Cf和 Rf,則輸出脈沖幅度為: 0/1 VC d ?fNehC?輸出回路的 時(shí)間常數(shù) 為: ff CR?0?3) 載流子收集時(shí)間 由于在邊界,電場(chǎng)強(qiáng)度趨于 0,定義載流子掃過(guò) x= 的距離的時(shí)間為載流子收集時(shí)間: st C 8911 10~10108??? ???????可以獲得快的上升時(shí)間。 主要性能 主要用于測(cè)量 重帶電粒子 的 能譜 ,如 ?,p等,一般要求 耗盡層厚度 大于 入射粒子的射程 。 1) 能量分辨率 影響能量分辨率的因素 為: (1) 輸出 脈沖幅度的統(tǒng)計(jì)漲落 EwFvEEN????? ? 式中: F為法諾因子 , 對(duì) Si, F=;對(duì)Ge, F=。 w為產(chǎn)生一個(gè) 電子 — 空穴 對(duì)所需要的平均能量 。 能量分辨率可用 FWHM表示: EwFEEF W H M ?????? ? FWHM 或 ?E 稱(chēng)為 半高寬 或 線(xiàn)寬 ,單位為: KeV。 1 2 . 3 6 4 . 0 8E F w E K e V? ? ? ? ?以 210Po的 E= 的 ?粒子為例, 對(duì)一種 PN結(jié)探測(cè)器,由于輸出脈沖幅度的 統(tǒng)計(jì)漲落 引起的線(xiàn)寬為: (2) 探測(cè)器和電子學(xué)噪聲
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