半導(dǎo)體探測(cè)器ppt課件(2)-資料下載頁(yè)
2025-01-14 10:23本頁(yè)面
【正文】 降低 雜質(zhì)的濃度 Ni可提高耗盡層的厚度。 高純鍺半導(dǎo)體探測(cè)器是由極高純度的 Ge單晶制成的 PN結(jié) 半導(dǎo)體探測(cè)器。雜質(zhì)濃度為 ~1010原子 /cm3。 一般半導(dǎo)體材料雜質(zhì)濃度為 ~1015原子 /cm3。 1. 高純鍺探測(cè)器的工作原理 1) PN結(jié)的構(gòu)成 采用 高純度 的 P型 Ge單晶 ， 一端表面通過(guò)蒸發(fā)擴(kuò)散或加速器離子注入施主雜質(zhì) (如磷或鋰 )形成 N區(qū) 和 N+， 并形成PN結(jié) 。 另一端蒸金屬形成 P+， 并作為入射窗 。 兩端引出電極 。 因?yàn)?雜質(zhì)濃度極低 ，相應(yīng)的 電阻率很高 。 空間電荷密度很小 ， P區(qū)的 耗盡層厚度大 。 2) 空間電荷分布、電場(chǎng)分布及電位分布 電荷分布 電位 電場(chǎng) 2. 高純鍺探測(cè)器的特點(diǎn) 1) P區(qū) 存在空間電荷， HPGe半導(dǎo)體探測(cè)器是 PN結(jié) 型探測(cè)器。 2) P區(qū) 為 非均勻電場(chǎng) 。 3) P區(qū) 為 靈敏體積 ，其厚度與外加電壓有關(guān)，一般工作于 全耗盡狀態(tài) 。 4) HPGe半導(dǎo)體探測(cè)器可在 常溫下保存 ，低溫下工作 。 鋰漂移和 HPGe半導(dǎo)體探測(cè)器的性能與應(yīng)用 1. 結(jié)構(gòu) 平面型 ：體積較小，厚度一般小于 ，常用于低能 ?或 X射線的探測(cè)。 同軸型 ：體積較大，用于 ?射線的探測(cè)。 對(duì)兩種不同的結(jié)構(gòu)形式，由于空間電荷的作用，靈敏體積內(nèi)的 電場(chǎng)分布 是不同的。 2. 輸出信號(hào) 與電離室相似，載流子漂移速度快，載流子收集時(shí)間就短，可以獲得快上升時(shí)間的輸出電壓脈沖。其 上升時(shí)間與入射粒子的位置有關(guān) ，是 變前沿 的輸出電壓脈沖。 對(duì)平面型和同軸型的本征電流在電容上積分得到的輸出信號(hào)的形狀可以定量描述。 對(duì) 平面型探測(cè)器 : 對(duì) 同軸型探測(cè)器 : 3. 性能 其中： Si(Li)和 Ge(Li)平面型探測(cè)器 用于 低能 ?(X)射線的探測(cè)，其能量分辨率常以 55Fe的衰變產(chǎn)物 55Mn的 KX能量 ，一般指標(biāo)約： 1) 能量分辨率 ： 232221 EEEE ???????為 載流子數(shù)的漲落 。 EFE ???? ?1)( E NCE ??? 為 漏電流和噪聲 ； 3E? 為 載流子由于陷阱效應(yīng)帶來(lái)的漲落 ，通過(guò)適當(dāng) 提高偏置電壓減小 。 eVE 200~160?? HPGe， Ge(Li)同軸型探測(cè)器 用于 ?射線探測(cè) ，常以 60Co能量為 ?射線為標(biāo)準(zhǔn)，一般指標(biāo)約： K e VE ~??2) 探測(cè)效率 一般以 ?3英寸 3英寸 的 NaI(Tl)晶體為 100％ ，用 相對(duì)效率 來(lái)表示。 以 85cm3的 HPGe為例，探測(cè)效率為 19％。 3) 峰康比 P = 全能峰峰值 /康普頓平臺(tái)的峰值 與 FWHM以及體積有關(guān)，可達(dá) 600～ 800 4) 能量線性 ： 非常好 5) 時(shí)間特性 ： 電流脈沖寬度 可達(dá) 109~108s. 1) HPGe和 Ge(Li)用于組成 ?譜儀 ：鍺具有較高的密度和較高的原子序數(shù) (Z=32) 探頭 (晶體＋前置放大器＋低溫裝置 )； 4. 應(yīng)用 譜放大器 (穩(wěn)定性，抗過(guò)載，極零調(diào)節(jié)，基線恢復(fù)等 )。 譜儀的組成 ： 多道脈沖幅度分析器 (一般大于 4000道，現(xiàn)在一般都帶有數(shù)字穩(wěn)譜功能 )； 計(jì)算機(jī) (譜解析軟件及定量分析軟件 )。 ?譜儀的應(yīng)用 ：活化分析； X射線熒光分析；核物理研究等。 2) Si(Li)探測(cè)器 由于 Si的 Z＝ 14，對(duì)一般能量的 ?射線，其光電截面僅為 鍺 的 1/50，因此，其主要應(yīng)用為： 低能量的 ?射線和 X射線測(cè)量 ， 在可得到較高的光電截面的同時(shí)， Si的 X射線逃逸將明顯低于鍺的 X射線逃逸 ； ?粒子或其他外部入射的電子的探測(cè) ，由于其原子序數(shù)較低，可 減少反散射 。 其他半導(dǎo)體探測(cè)器 1. 化合物半導(dǎo)體探測(cè)器 這些材料的探測(cè)器均可在常溫下使用。 大小 CdTe 50 650eV HgI2 62 500 GaAs 32 Z gE 0w F W HM ?? ??2. 雪崩型半導(dǎo)體探測(cè)器 內(nèi)放大及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， E~2 104V/cm，改善信噪比。 用于生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，體內(nèi)測(cè)量軟 X射線。 3. 位置靈敏半導(dǎo)體探測(cè)器 硅微條位置靈敏探測(cè)器 (SMD)，條距為 20?m，工作于全耗盡狀態(tài)。位置分辨率可達(dá) 2～ 3 ?m。
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