半導(dǎo)體探測(cè)器ppt課件(2)-文庫(kù)吧資料
2025-01-20 10:23本頁(yè)面
【正文】 輻照壽命 輻照壽命是半導(dǎo)體探測(cè)器的一個(gè)致命的 弱點(diǎn) 。 噪聲的表示方法 ： 等效噪聲電荷 ENC，即放大器輸出噪聲電壓的均方根值等效于放大器輸入端的噪聲電荷，以 電子電荷 為單位；由于噪聲 疊加 在射線產(chǎn)生的信號(hào)上，使 譜線進(jìn)一步 加寬 ，參照產(chǎn)生信號(hào)的射線的能量，用 FWHM表示，其單位就是 KeV。 能量分辨率可用 FWHM表示： EwFEEF W H M ?????? ? FWHM 或 ?E 稱為 半高寬 或 線寬 ，單位為： KeV。 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=。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。 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 。 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。工藝成熟、簡(jiǎn)單、價(jià)廉。 即： PN結(jié)半導(dǎo)體探測(cè)器的類型 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)。則 aW ?一般可寫(xiě)成： 02/1002VeNVWi????????????Ni為 摻雜少 的一邊的 雜質(zhì)濃度 。 )0()0()(bxxaeNeNxAD???????????PNntype ptype + + + + + + + + + + + + + + + a b004( ) ( )DeNE x x a????)0( ??? xa)0( bx ??04( ) ( )AeNE x b x????電場(chǎng)為 非均勻電場(chǎng)： 電位分布 可由電場(chǎng)積分得到 ： 020)(2)( VaxeNx D ???? ??? )0( ??? xa)0( bx ?? 20)(2)( bxeNx A ?? ???( / )E d d x???(2) 結(jié)區(qū)寬度 與 外加電壓 的關(guān)系 當(dāng) x = 0時(shí)， 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。 2) PN結(jié)半導(dǎo)體探測(cè)器的特點(diǎn) (1) 結(jié)區(qū)的空間電荷分布，電場(chǎng)分布及電位分布 PN結(jié) 內(nèi) N區(qū) 和 P區(qū) 的 電荷密度 分別為： 式中 ND和 NA分別代表 施主雜
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