半導(dǎo)體探測(cè)器ppt課件(2)-展示頁(yè)
2025-01-23 10:23本頁(yè)面
【正文】 質(zhì) 和 受主雜質(zhì) 濃度；a,b則代表空間電荷的厚度 。 外加電場(chǎng)使結(jié)區(qū)寬度增大。 在 PN結(jié)上加 反向電壓 ，由于結(jié)區(qū)電阻率很高，電位差幾乎都降在結(jié)區(qū)。 EP NIf IG , IS GI g W e? ? ?平衡狀態(tài)時(shí)： (3) 外加電場(chǎng)下的 PN結(jié)： 即在使 結(jié)區(qū)變寬 的同時(shí) ， IG 增加 , IS不變 ， If減小 ，并出現(xiàn) IL， 此時(shí)表現(xiàn)的宏觀電流稱為 暗電流 。 cm??1010(2) PN結(jié)內(nèi)的電流 SGf III ??If － 能量較高的 多子穿透內(nèi)電場(chǎng)，方向?yàn)?逆 內(nèi)電場(chǎng)方向 ； IG－ 在結(jié)區(qū)內(nèi)由于 熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生 的電子空穴對(duì)； IS－ 少子擴(kuò)散 到結(jié)區(qū)。 結(jié)區(qū)內(nèi)存在著勢(shì)壘 ， 結(jié)區(qū)又稱為 勢(shì)壘區(qū) 。 EL ??? ?? 高的電阻率 和 長(zhǎng)的載流子壽命 是組成半導(dǎo)體探測(cè)器的關(guān)鍵。只有當(dāng)漂移長(zhǎng)度 大于靈敏體積的長(zhǎng)度才能保證載流子的有效收集。當(dāng)半導(dǎo)體材料被冷卻到液氮溫度時(shí)將大大提高電阻率。 對(duì) N型半導(dǎo)體 ，電子的漂移速度為 Eunn?? ??對(duì) P型半導(dǎo)體 ，空穴的漂移速度為 Eu pp ?? ?? 電場(chǎng)較高時(shí)，漂移速度隨電場(chǎng)的增加較慢，最后達(dá)到 載流子 的 飽和速度 ～ 107cm/s。 半導(dǎo)體中的 平均電離能 與入射粒子能量無(wú)關(guān) 。K 77186。 對(duì)本征半導(dǎo)體 ： ii pn ?對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體 ： ，但仍滿足 2inpn ??pn ?當(dāng) n = p 時(shí)，載流子總數(shù) 取最小值。因此，在 相同溫度下 ， 本征半導(dǎo)體 的相等的 兩種載流子密度之積 與 摻雜半導(dǎo)體 的 兩種載流子密度之積 相等，即： 22i i i in p n p n p? ? ? ? ?2) 補(bǔ)償效應(yīng) 對(duì) N型半導(dǎo)體 ： n p， 可以加入 受主雜質(zhì) ， 使之成為本征半導(dǎo)體 ， 此時(shí) n = p = ni， 也稱為 “ 準(zhǔn)本征半導(dǎo)體 ” ； 進(jìn)一步加入受主雜質(zhì) ， 可變?yōu)?P型半導(dǎo)體 ， 即 p n。 所以 ： kTEpngeCCpn /???? 可見，對(duì)半導(dǎo)體材料，在一定溫度下， n 空穴濃度 ： ANp ?受主雜質(zhì)濃度 Doping with valence 5 atoms Doping with valence 3 atoms Ntype semiconductor Ptype semiconductor 載流子濃度和補(bǔ)償效應(yīng) 1) 載流子濃度 空穴濃度 ： 電子濃度 ： kTEEn FeCn/)( 1 ????kTEEp FeCp/)( 2???? 式中， E1為導(dǎo)帶底； E2為價(jià)帶頂。所以，此時(shí) 多數(shù)載流子 為 空穴 ，雜質(zhì)原子成為 負(fù)電中心 。 摻有 施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為 N 型半導(dǎo)體 。 在室溫下 ， 這些雜質(zhì)原子幾乎全部電離 。 (1) 替位型 ： III族元素 ，如 B， Al， Ga等； V族元素 ，如 P， As， Sb等 (2) 間隙型 ： Li，可在晶格間運(yùn)動(dòng)。 T為材料的絕對(duì)溫度 ， EG為能級(jí)的禁帶寬度 。 常用半導(dǎo)體探測(cè)器 有： (1) PN結(jié)型 半導(dǎo)體探測(cè)器； (2) 鋰漂移型 半導(dǎo)體探測(cè)器； (3) 高純鍺 半導(dǎo)體探測(cè)器； 半導(dǎo)體的基本性質(zhì) 本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體 1) 本征 半導(dǎo)體 ： 由于熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的 載流子濃度 稱為 本征載流子濃度 ， 且導(dǎo)帶中的 電子數(shù) 和價(jià)帶中的 空穴數(shù) 嚴(yán)格相等 。 產(chǎn)生每個(gè)信息載流子的平均能量分別為30eV(氣體探測(cè)器 )， 300eV(閃爍探測(cè)器 )和 3eV(半導(dǎo)體探測(cè)器 )。第十章 半導(dǎo)體探測(cè)器 Semiconductor Detector 半導(dǎo)體探測(cè)器 的 基本原理 是帶電粒子在半導(dǎo)體探測(cè)器的靈敏體積內(nèi)產(chǎn)生 電子－空穴對(duì) ， 電子－空穴對(duì)在外電場(chǎng)的作用下 漂移 而輸出信號(hào) 。 我們把 氣體探測(cè)器 中的 電子－離子對(duì) 、 閃爍探測(cè)器 中被 PMT第一打拿極收集的電子 及 半導(dǎo)體探測(cè)器 中的 電子－空穴對(duì) 統(tǒng)稱為 探測(cè)器的信息載流子 。 半導(dǎo)體探測(cè)器 的特點(diǎn)： (1) 能量分辨率最佳 ； (2) ?射線探測(cè)效率較高 ，可與閃爍探測(cè)器相比。 常用半導(dǎo)體材料為
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