半导体探测器
半导体光电探测器的发展与应用
半导体光电探测器的发展与应用半导体光电探测器是一种基于半导体材料和光电效应原理构造而成的器件，可以将光信号转化成电信号。
由于其高灵敏度、高速响应和稳定性等优良特性，被广泛应用于光通信、光学成像、环境监测、医学诊断等领域。
本文将围绕半导体光电探测器的发展历程、结构及原理、现状和应用等方面展开论述。
一、发展历程半导体光电探测器的发展可以追溯到20世纪20年代，当时光电效应和半导体性质的研究取得了突破性进展。
到了20世纪50年代，半导体光电探测器开始得到广泛的关注和研究。
1960年代出现的PN结光电二极管，成为第一代光电探测器。
1980年代中期，出现了速度较快、灵敏度更高的探测器，如PIN结光电二极管、Avalanche光电探测器等。
1990年代中期以后，半导体光电探测器的研究重点开始向复杂结构和新型材料的探索转移。
目前，半导体光电探测器已经成为了光电信息处理、物理学研究和制造业等领域的重要技术。
二、结构及原理半导体光电探测器的结构基本上都是由多层P型半导体、N型半导体和Intrinsic半导体组成。
其中，P型半导体和N型半导体通过PN结连接。
当光子入射到PN结上时，会激发出电子，从而改变了PN结的电流和电压差。
Intrinsic半导体通常会被用作增加载流子储存的区域。
半导体光电探测器的工作原理是通过光电效应将光子转化成电子，从而改变器件的电学性质。
光电效应是指当光子入射到半导体材料上时，会激发出电子，从而产生电位能差。
当光照射到器件上时，产生的载流子将被探测电路收集。
三、现状目前，半导体光电探测器的技术发展已经较为成熟。
在高速通信领域，APD、PIN-TIA等探测器被广泛应用于数字光纤通信和模拟光纤通信等领域。
在太空探测领域，半导体光电探测器被用于搜集天体的光与辐射等信息。
此外，半导体光电探测器还应用于光学成像、环境监测、医学诊断等领域。
随着科技的不断进步，半导体光电探测器的应用前景将更广阔。
四、应用半导体光电探测器的广泛应用主要体现在以下几个方面：1.光通信半导体光电探测器在光通信中起着至关重要的作用。
半导体探测器的工作原理
半导体探测器的工作原理半导体探测器是一种利用半导体材料制成的探测器，它可以用于测量辐射、粒子和光子等。
半导体探测器的工作原理主要基于半导体材料的特性以及辐射或粒子与半导体材料相互作用的过程。
本文将从半导体材料的基本特性、探测器的结构和工作原理等方面进行介绍。
半导体材料的基本特性。
半导体材料是介于导体和绝缘体之间的一类材料，它的导电性介于导体和绝缘体之间。
半导体材料的导电性主要取决于其杂质浓度和温度。
在半导体材料中，掺杂了少量的杂质可以显著地改变其导电性能，形成n型半导体和p型半导体。
n型半导体中电子是主要的载流子，而p型半导体中空穴是主要的载流子。
探测器的结构。
半导体探测器通常由半导体材料制成的探测器本体和前端电路、后端电路组成。
探测器本体是由高纯度的半导体材料制成的，通常是硅(Si)或锗(Ge)材料。
前端电路主要用于收集和放大探测器本体中产生的电荷信号，而后端电路则用于信号的处理和数据的采集。
工作原理。
当辐射或粒子穿过半导体探测器时，会与半导体材料发生相互作用，产生电荷对。
这些电荷对会在半导体材料中产生电场，并在电场的作用下分离，形成电荷信号。
前端电路会收集并放大这些电荷信号，然后将其送入后端电路进行进一步处理和数据采集。
半导体探测器的工作原理主要基于半导体材料的能带结构和电荷输运的过程。
当辐射或粒子穿过半导体材料时，会激发半导体材料中的电子和空穴，形成电荷对。
这些电荷对在半导体材料中运动，产生电荷信号。
通过对电荷信号的收集和处理，可以获得辐射或粒子的能量和位置信息。
在实际应用中，半导体探测器可以用于核物理实验、医学成像、核辐射监测等领域。
由于半导体探测器具有高能量分辨率、快速响应速度和较高的空间分辨率等优点，因此在科学研究和工程应用中得到了广泛的应用。
总结。
半导体探测器的工作原理基于半导体材料的特性以及辐射或粒子与半导体材料相互作用的过程。
通过对电荷信号的收集和处理，可以获得辐射或粒子的能量和位置信息。
半导体探测器应用场景
半导体探测器应用场景
半导体探测器是一种能够探测并测量辐射的设备，其应用场景
非常广泛。
从医疗影像到科学研究，从安全检测到空间探索，半导
体探测器都发挥着重要的作用。
在医疗领域，半导体探测器被广泛应用于放射性药物的诊断和
治疗。
例如，PET（正电子发射断层扫描）技术利用半导体探测器来
探测放射性同位素的发射，从而为医生提供了非常精确的身体组织
影像。
此外，X射线和γ射线探测器也是医院常见的设备，用于检
测骨折、肿瘤和其他疾病的诊断。
在科学研究领域，半导体探测器被广泛用于粒子物理实验、核
物理实验和天体物理实验。
例如，大型强子对撞机（LHC）实验中使
用的探测器就包括半导体探测器，用于测量高能粒子的轨迹和能量。
在安全检测领域，半导体探测器被用于辐射监测和核材料检测。
例如，在核电站和辐射治疗设施中，半导体探测器被用于监测辐射
水平，确保工作人员和公众的安全。
在空间探索领域，半导体探测器也发挥着重要作用。
例如，火
星探测器和卫星上携带的探测器用于测量太阳辐射、宇宙射线和行星表面的辐射情况，为科学家提供了宝贵的数据。
总的来说，半导体探测器在医疗、科学研究、安全检测和空间探索等领域都有着重要的应用场景，为人类社会的发展和进步做出了重要贡献。
随着技术的不断进步，相信半导体探测器的应用范围还会不断扩大，为人类带来更多的福祉和进步。
5-5半导体探测器的应用
å S µZ
i
2
Front-end electronics
p-side
n-side
VA64hdr
10 VAs on the p-side (Y direction) 6 VAs on the n-side (X direction)
Each VA reads 64 channels
• Each VA produces a signal with different characteristics • In particular differences in the gain are observed • FEE response curve is deliberately non-linear, different for p and n
2012/11/14
12
CMS硅微条径迹探测器
• 每个花瓣安装17－28个 不等的硅探测器
2012/11/14
Байду номын сангаас
中国科大 汪晓莲
13
五、在空间物理和宇宙线实验中的应用
1. AMS
丁肇中先生领导的AMS组, 计划 把磁谱仪AMS(Alpha Magnetic Spectromenter) 送到国际空间站 ISSA (International Space Station Alpha), 在宇宙线中寻找反物质和 暗物质。AMS 的中间核心部分的 多层径迹室都是采用双边读出的 硅微条探测器。谱仪的体积不大 (直径和高才1m多) , 但这些精密 的径迹探测器与谱仪中的永久磁 铁、飞行时间计数器、契伦科夫 探测器、量能器等紧密配合, 可能 会为天体物理和宇宙线科学作出 非常卓越的贡献。
每一片SVXIIb就有128 路读出。
半导体光电探测器的原理及其应用
半导体光电探测器之阳早格格创做纲要：本文介绍了光电与系统的组成、一些半导体光电探测器的处事本理及其个性，末尾叙述了光电导探测器与光伏探测器的辨别.闭键词汇：半导体光电探测器，光电系统，光电导探测器，光伏探测器弁止光电探测器是一种受光器件,具备光电变更功能.光敏器件的种类繁琐,有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光晶闸管、集成光敏器件等;有雪崩型的及非雪崩型的;有PN 结型、PIN结型及同量结型的等.由于光电探测器的赞同速度快,体积小,暗电流小,使之正在光纤通讯系统、光纤尝试系统、光纤传感器、光断绝器、彩电光纤传输、电视图象传输、赶快光源的光探测器、微小光旗号的探测、激光测距仪的接支器件、下压电路中的光电丈量及光电互感器、估计机数据传输、光电自动统造及光丈量等圆里得到了广大应用.半导体光电探测器是用半导体资料创造的能接支战探测光辐射的器件.光映照到器件的光敏区时，它便能将光旗号转形成电旗号，是一种光电变更功能的测光元件.它正在国防战工农业死产中有着要害战广大的应用.半导体光电探测器可分为光电导型战光伏型二种.光电导型是指百般半导体光电导管，即光敏电阻；光伏型包罗光电池、P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等.本文最先介绍了光电系统的组成，而后分别介绍其处事本理及其个性，末尾将那二类探测器举止比较.一、光电子系统的组成系统又称为收射天线，果为光波是一种电磁波，收射光教系统所起的效率战无线电收射天线所起的效率真足相共.收支进去的光旗号通过传输介量，如大气等，到达接支端.由接支光教系统或者接支天线将光散焦到光电探测器上，光电过少距离传输后会衰减，使接支到的旗号普遍很强，果此需要用前置搁大器将其搁大，而后举止解码，还本成收支端本初的待传递旗号，末尾由末端隐现器隐现出去.图1-1光电子系统图二、半导体探测器的本理1、光电导探测器光电导探测器主假如通过电阳值的变更去检测，以下尔将以光敏电阻为例介绍其处事本理.光敏电阻又称光导管, 它不极性, 杂粹是一个电阻器件, 使用时既可加曲流电压, 也不妨加接流电压.无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小. 当光敏电阻受到一定波少范畴的光照时, 它的阻值（明电阻）慢遽缩小, 电路中电流赶快删大. 普遍期视暗电阻越大越佳, 明电阻越小越佳,此时光敏电阻的敏捷度下. 本量光敏电阻的暗电阻值普遍正在兆欧级, 明电阻正在几千欧以下.它的处事本理图如2-1图当不光照时，Rd=10断路当有光照时，Rd= 导通2、光伏探测器光伏探测器鉴于光照爆收电势好，用测电势好的本理.它分为光电池与光电二极管二种典型，光电池主假如把光能变更为电能的器件，暂时有硒光电池、硅光电池、砷化镓及锗光电池等，但是暂时使用最广的是硅光电池.光电二级管分为P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等.以下尔将分别介绍其处事本理及其个性. 1）P-N结光电二级管2）PIN光电二级管PIN光电二极管又称赶快光电二极管，与普遍的光电二极管相比，它具备不的时间常量，并使光谱赞同范转背少波目标移动，其峰值波少可移至1.04~1.06um而与YAG激光器的收射波少相对于应.它具备敏捷度下的便宜，所以通时常使用于强光检测（线性）.它的结构图如2-3所示，它是由P型半导体战N型半导体之间夹了一层本征半导体形成的.果为本征半导体近似于介量，那便相称于删大了P-N结结电容二个电极之间的距离，使结电容变得很小.其次，P型半导体战N型半导体中耗尽层的宽度是随反背电压减少而加宽的，随着反偏偏压的删大，结电容也要变得很小.由于I层的存留，而P区普遍干得很薄，进射光子只可正在I层内被吸支，而反背偏偏压主要集结正在I区，产死下电场区，I区的光死载流子正在强电场效率下加速疏通，所以载流子渡越时间常量（）减小，进而革新了光电二极管的频次赞同.共时I层的引进加大了耗尽区，展宽了光电变更的灵验处事地区，进而使敏捷度得以普及.3）雪崩光电二级管雪崩光电二级管（APD）是得用光死载流子正在下电场区内的雪崩效力而赢得光电流删益，具备敏捷度下、赞同快等便宜，通时常使用于激光测距、激光雷达、强光检测（非线性）.APD雪崩倍删的历程是：当光电二极管的p-n结加相称大的反背偏偏压时，正在耗尽层内将爆收一个很下的电场，它脚以使正在强电场区漂移的光死载流子赢得充分的动能，通过与晶格本子碰碰将爆收新的电子-空穴对于.新的电子-空穴对于正在强电场效率下，分别背好同的目标疏通，正在疏通历程中又大概与本子碰碰再一次爆收新的电子-空穴对于.如许反复，产死雪崩式的载流子倍减少.那个历程便是APD的处事前提.APD普遍正在略矮于反背北脱电压值的反偏偏压下处事.正在无光照时，p-n结不会爆收雪崩倍删效力.但是结区一朝有光映照，激励出的光死载流子便被临界强电场加速而引导雪崩倍删.若反背偏偏压大于反背打脱电压时，光电流的删益可达（十的六次圆）即爆收“自持雪崩倍删”.由于那时出现的集粒噪声可删大到搁大器的噪声火仄，以以致器件无法使用.4）光电三级管光电三级管与光电二极管比较，光电三级管输出电流较大，普遍正在毫安级，但是光照个性较好，多用于央供输出电流较大的场合.光电三极管有pnp战npn型二种结构，时常使用资料有硅战锗.比圆用硅资料创造的npn型结有3DU型，pnp型有3CU型.采与硅npn型光电三极管，其暗电流比锗光电三极管小，且受温度变更效率小，所以得到位广大应用.底下以3DU型光电三极管为例证明它的结构、处事本理与主要个性.3DU型光电三极管是以p型硅为基极的三极管，如图2-4（a）所示.由图可知，3DU管的结媾战一般晶体管类似，不过正在资料的掺杂情况、结里积的大小战基极引线的树立上战一般晶体管分歧.果为光电三极管要赞同光辐射，受光里即集电结（bc结）里积比普遍晶体管大.其余，它是利用光统造集电极电流的，所以正在基极上既可树立引线举止电统造，也不妨不设，真足共光一统造.它的处事本理是处事时各电极所加的电压与一般晶体管相共，即要包管集电结反偏偏置，收射正偏偏听偏偏置.由于集电结是反偏偏压，正在结区有很强的内修电场，对于3DU管去道，内修电场目标是由c到b的.战光电二极管处事本理相共，如果有光照到集电结上，激励电子-空穴对于，接着那些载流子被内修电场分散，电子流背集电极，空穴流背基极，相称于中界背基极注进一个统造电流Ib=Ip.果为收射打队结是正偏偏置的，空穴则留正在基区，使基极电位降下，收射极便有洪量电子经基极流背集电极，总的集电极电流为Ic=Ip+βIp=(1+β)Ip，式中β为电流删益系数.由此可睹，光电三极管的集电结是光电变更部分.共时集电极、基极、收射极形成一个有搁大效率的晶体管.所以正在本理上不妨把它瞅万里一个由光电二极管与一般晶体管分散而成的拉拢件，如图2-4(b)所示.光电三级管另一个个性是它的明暗电流比要比光电二极管、光电池、光电导探测器大，所以光电三极管是用去做光启闭的理念元件.3．光电导探测器与电伏探测器的辨别1）光电导探测器是均值的，而光伏探测器是结型的.2）光。
半导体探测器的工作原理
半导体探测器的工作原理一、引言半导体探测器是一种利用半导体材料制成的探测器，具有高灵敏度、快速响应和较好的能量分辨率等优点。
它广泛应用于核物理、天文学、医学等领域。
本文将详细介绍半导体探测器的工作原理。
二、半导体材料半导体材料是指在温度为零度时，其电阻率介于导体和绝缘体之间的物质。
常见的半导体材料有硅(Si)和锗(Ge)等。
这些材料具有特殊的电子结构，其价带和导带之间存在禁带宽度，能够在外界电场或光照下发生电子跃迁。
三、PN结PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构。
P型半导体中掺入了少量三价元素(如硼)，形成空穴(P+)；N型半导体中掺入了少量五价元素(如磷)，形成自由电子(N-)。
当P型和N型半导体相接触时，由于两者禁带宽度不同，在接触面上会形成一个耗尽层，其中自由电子和空穴会发生复合，形成正负离子。
这样就形成了PN结。
四、反向偏置将PN结的P端连接到正极，N端连接到负极，这样就形成了反向偏置。
此时，外界电场会加速耗尽层中的载流子，使得耗尽层变宽。
当反向电压达到一定值时，耗尽层变得很宽，这时候探测器的电流基本上不再增加。
五、正向偏置将PN结的P端连接到负极，N端连接到正极，这样就形成了正向偏置。
此时，在PN结中注入少量载流子(如空穴)，这些载流子会在耗尽层中发生复合，并产生少量电流。
如果在PN结两侧分别接上金属电极，则可以通过测量两个电极之间的电压来检测探测器中的辐射信号。
六、能量沉积当高能粒子穿过半导体材料时，会与材料原子相互作用并损失能量。
其中一部分能量被转化为激发或离化原子所需的能量，而另一部分能量则被转化为热能。
这样就在半导体材料中形成了电子空穴对，它们会在外界电场的作用下向PN结两端运动，并产生电流信号。
七、能量分辨率探测器的能量分辨率是指探测器能够分辨出两个不同能量的信号的能力。
它受到多种因素的影响，如材料本身的能带结构、探测器制备工艺、探测器温度等。
通常情况下，半导体探测器具有较好的能量分辨率。
半导体探测器的探测原理
半导体探测器的探测原理
半导体探测器的基本结构是p-n结。
它由p型半导体和n型半导体材料组成，这两种材料通过接触形成一个结。
在p-n结中，p型的材料处于正电位，n型的材料处于负电位。
当半导体处于不受光照射时，两种材料之间会形成一个正电势差，形成电场。
当有入射光照射到半导体探测器中时，光子将撞击半导体材料中的原子。
这将导致一些电子被激发到能量较高的能级。
在p-n结的界面处，正电势差会使得被激发的电子向p型区移动，而正空穴则向n型区移动。
这些移动的电子和空穴将导致电流的变化。
这是因为电子和空穴在移动的过程中会与材料中的原子相互作用，发生电离和复合等过程。
被激发的电子和正空穴将继续与周围的离子产生相互作用，形成一系列电子空穴对。
这些电子空穴对会以电流的形式流动，形成一个电信号。
此外，半导体探测器还可以通过对电信号的时间参数进行分析来获取更多的信息。
不同入射光子的能量会导致电信号的上升时间和下降时间不同。
通过测量电流的上升和下降曲线，可以确定入射光子的能量范围和事件的时间特征。
总结起来，半导体探测器的探测原理是通过入射光子激发半导体材料中的电子空穴对，产生电信号。
该电信号的强度和时间特征可以用于确定入射光子的能量和其他信息。
这使得半导体探测器成为许多领域中不可或缺的工具。
半导体探测器概述
原因是不满足上面提到的要求。
常用半导体材料：Si、Ge 目前纯度最高的硅的电阻率大约为105Ωcm，如果将厚度为1mm 的这种硅片切成面积为1cm2，当加上100V的电压时，则有
0.01A的电流流过，显然，这么大的漏电流将会把待测信号全
部湮没。一个好的探测器的漏电流应该在－10-9A。
5
§1.基本原理—概述
一个半导体的PN结能满足前面提到的三个条件，因而可以构
成核辐射探测器。
半导体的PN结内电阻很高，加上反向电压后，电压几乎完全 降落在结区，在结区形成一个足够强的电场，而几乎没有漏 电流流过。 当带电离子射入结区后，通过与半导体材料相互作用，很快 地损失掉能量，带电离子所损失的能量在结区中形成了可以 导电的电子－空穴对。 在电场的作用下，电子和空穴分别向两极漂移，于是在输出 回路中形成信号。
4)受主杂质
受主杂质为III族元素，其电离电位EA很低，受主杂质的能级一定很接近 禁带底部(即价带顶部)，室温下价带中电子容易跃迁这些能级上；在价 带中出现空穴。所以，此时多数载流子为空穴，杂质原子成为负电中心。 掺有受主杂质的半导体称为P 型半导体。
8
空穴浓度：
p NA
受主杂质浓度
§1.基本原理—概述
3
相对统计涨落也就小得多，所以半导体探测器的能量分辨率很高。
§1.基本原理—概述
半导体探测器的基本原理是带电粒子在半导体探测器的灵敏体 积内产生电子－空穴对，电子－空穴对在外电场的作用下漂移 而输出信号。 半导体探测器的探测原理与电离室类似，只是探测介质是半导体
电离室能够成为一个探测器应满足三个条件 ：
7
§1.基本原理—概述
3) 施主杂质
施主杂质为V族元素，其电离电位ED很低，施主杂质的能级一定接近禁带 顶部(即导带底部)。在室温下，这些杂质原子几乎全部电离。由于杂质 浓度远大于本征半导体导带中的电子浓度，多数载流子为电子，杂质原 子成为正电中心。掺有施主杂质的半导体称为N 型半导体。 电子浓度： n N D 施主杂质浓度
核辐射三大探测器 半导体
核辐射检测在半导体器件性能测试中的应用 核辐射探测器的原理和种类 核辐射探测器在半导体器件性能测试中的优势和局限性 核辐射探测器在半导体器件性能测试中的实际应用案例
半导体化：随着半导体技术的不断发展核辐射探测器也在不断向半导体化方向发 展以提高探测器的灵敏度和精度。
微型化：随着微电子机械系统（MEMS）技术的不断发展核辐射探测器也在不断 向微型化方向发展以便更好地应用于便携式设备和航空航天领域。
智能化：随着人工智能技术的不断发展核辐射探测器也在不断向智能化方向发展 以提高探测器的自动化和智能化水平。
多功能化：随着核辐射探测器技术的不断发展探测器的功能也在不断扩展除了能 够检测核辐射外还可以检测其他有害物质和生物分子等。
核辐射探测器在半 导体行业中的重要 性
核辐射探测器在半 导体行业的发展趋 势
汇报人：
半导体核辐射探测器按能量范围分类：高能、中能、低能探测器 按材料分类：硅探测器、锗探测器、硒探测器等 按结构分类：点接触型、PN结型、MIS结构型等 按工作原理分类：脉冲计数、闪烁计数、热释光计数等
优点：高能量 分辨率、高探 测效率、低成
本
缺点：易受温 度影响、易受 电磁噪声干扰、 能量分辨率较
核辐射探测器在半 导体行业的应用前 景
核辐射探测器在半 导体行业中面临的 挑战与机遇
核辐射探测器市场规模持续增长未来 市场潜力巨大。
核辐射探测器在半导体行业的应用越 来越广泛成为行业发展的重要支撑。
随着技术的不断进步核辐射探测器 的性能和精度不断提高为半导体行 业的发展提供了更好的保障。
核辐射探测器的市场需求不断增长未 来市场前景广阔。
灵敏度：选择 高灵敏度的探 测器能够更好 地检测到核辐
射。
半导体探测器
1) P区存在空间电荷，HPGe半导体探测器是PN结型探测器 。 2) P区为非均匀电场。 3) P区为灵敏体积，其厚度与外加电压有关，一般工作于全耗尽状态。 4) HPGe半导体探测器可在常温下保存，低温下工作。
趋势
上述各种γ射线探测器均须在低温下工作。人们日益注意探索可在常温下探测γ射线的半导体材料。一些原 子序数较大的化合物半导体，如碲化镉、砷化镓、碘化汞、硒化镉等，均已用于制备X、γ射线探测器,并已取得 不同程度的进展。
工作原理
简介
高纯锗探测器的特 点
随着锗半导体材料提纯技术的进展，已可直接用超纯锗材料制备辐射探测器。它具有工艺简单、制造周期短 和可在室温下保存等优点。用超纯锗材料还便于制成X、γ射线探测器,既可做成很大灵敏体积，又有很薄的死层, 可同时用来探测X和γ射线。高纯锗探测器发展很快，有逐渐取代锗。
采用高纯度的 P型Ge单晶，一端表面通过蒸发扩散或加速器离子注入施主杂质(如磷或锂)形成 N区和 N+， 并形成P-N结。另一端蒸金属形成 P+，并作为入射窗。两端引出电极。
的特点
1)能量分辨率最佳 ； 2) γ射线探测效率较高，可与闪烁探测器相比。 常用半导体探测器有： (1) P-N结型半导体探测器； (2)锂漂移型半导体探测器； (3)高纯锗半导体探测器；
P-N结
P-N结的类型
工作原理
存在的矛盾
多数载流子扩散，空间电荷形成内电场并形成结区。结区内存在着势垒，结区又称为势垒区。势垒区内为耗 尽层，无载流子存在，实现高电阻率，远高于本征电阻率 。
工作原理空间电荷分布、电场分布及电位分布 I区为完全补偿区，呈电中性为均匀电场； I区为耗尽层，电阻率可达1010Ωcm； I区厚度可达10～20mm，为灵敏体积。
半导体探测器的设计与应用研究
半导体探测器的设计与应用研究半导体探测器是一种利用半导体材料制成的探测器，用于探测辐射、粒子等物理量。
其广泛应用于核物理、天文学、医学等领域，并在探测技术的发展中起到重要的作用。
本文将着重讲述半导体探测器的设计与应用研究。
一、半导体探测器的基本原理半导体探测器主要由探测器体、电极和放大器组成。
在工作时，粒子在探测器体内产生电离电子对，通过电极引导到放大器进行测量，进而实现对辐射或粒子的探测。
半导体探测器的探测效率和分辨率都非常高，具有快速响应、高精度和良好稳定性等特点，很多其他探测器无法比拟。
二、半导体探测器的设计半导体探测器的设计是一项重要的工作，需要综合考虑探测器体的制作方法、电极的设计、放大器的参数等多个因素。
以下是一些常见的探测器设计方法：1. PN结探测器在硅片上形成P型和N型区域，形成PN结。
在PN结处，电阻率较高，能够收集电子和空穴，并可以输出信号。
因其制作简单，因此被广泛应用于实际生产中。
2. PIN探测器PIN探测器与PN结探测器的区别在于，其中间一段是I型（无夹杂杂质），电压降低，探测效率和时间分辨率都得到了提升。
缺点是造价高，应用范围更为有限。
3. 堆积探测器通过将多个PN或PIN结叠加在一起，形成一种能够优化效率、减小体积的探测器。
堆积探测器的制作难度较高，但可以在核仪器、粒子物理等领域中发挥关键作用。
三、半导体探测器的应用研究半导体探测器在科学研究和应用开发中都具有非常广泛的应用。
几乎所有与辐射和粒子有关的学科都可以使用半导体探测器进行测量。
以下是一些常见的应用领域：1. 核物理半导体探测器可以用于辐射测量，尤其可以测定中子、质子、α等粒子的能量。
因此在核物理实验中有着广泛的应用，例如沉积能量测量、核轰炸轻元素发射等实验。
2. 天文学半导体探测器可以用于天文学中，例如探测X射线、γ射线等能量高的辐射源，可以进行行星和恒星辐射测量，以及探测星际等离子体等。
3. 医学半导体探测器可以用于医学成像，例如PET和SPECT探测器用于红外荧光成像，CT扫描等。
半导体光电探测器原理及优化方法
半导体光电探测器原理及优化方法半导体光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于光通信、光电子学、光学传感等领域。
本文将介绍半导体光电探测器的工作原理，并探讨其优化方法。
一、原理半导体光电探测器是通过光生或热生成电荷载流子来实现光电转换的。
其工作原理主要涉及以下几个关键过程：1. 光吸收：当光照射到半导体材料上时，光子与原子之间发生相互作用，导致电子能级的跃迁。
这种跃迁可以通过直接带隙吸收或间接带隙吸收来实现。
2. 电荷生成：吸收能量的光子会激发半导体材料内的电子从价带跃迁到导带，形成自由电子和空穴。
这种电子空穴对的形成可以通过光电效应或热激励来实现。
3. 电荷传输：生成的电子和空穴会在半导体内发生迁移，并在外加电场的作用下分别向电极移动。
这种电荷迁移过程可以通过扩散、漂移和电场效应来实现。
4. 电荷收集：最后，电子和空穴会在电极上被收集形成电流信号。
这个过程需要有效的电荷收集区域和电荷收集结构来实现高效的电流转换。
二、优化方法为了提高半导体光电探测器的性能，可以采取以下一些优化方法：1. 材料选择：不同的半导体材料具有不同的带隙结构和光吸收特性。
根据实际需求，选择能够匹配光源波长、具有较高吸收系数和较小吸收损耗的材料，可以提高光电转换效率。
2. 结构设计：优化器件的结构设计能够有效提高电子和空穴的收集效率。
例如，在光电探测器的表面引入光栅结构，可以增加光电子的吸收深度和电子在电极上的收集效率。
3. 探测区域增大：增大探测区域可以提高器件接收光信号的能力。
通过工艺优化，增大活动面积，可以有效提高器件的灵敏度和响应速度。
4. 降低噪声：降低器件的噪声水平对于提高探测器的信噪比非常重要。
采取合适的工艺控制和电路设计，降低暗电流和暗电流噪声，可以有效提高器件的信号检测精度。
5. 温度控制：温度对半导体光电探测器的工作性能影响较大。
保持器件在适宜的温度范围内工作，可以提高器件的稳定性和可靠性。
半导体探测器
面垒型半导体
一般采用N型单晶硅片,并将金沉积在上面 制成，故也常称为金硅面垒型探测器。它 是利用金和半导体之间接触电 势差，在半 导体中形成没有自由载流子的耗尽层，即 是探测器的灵敏区。在采用高纯度硅材料 时，其厚度可达4～5毫米。此外，还可以 用极薄的硅片做成全耗尽型 探测器,或称为 dE/dX 型探测器,最薄可达1～2微米。入射 粒子可以穿过它并根据其能量损失率而鉴 别粒子种类。
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半导体探测器的工作原理
半导体探测器的工作原理
半导体探测器是一种利用半导体材料制成的探测器，用于检测辐射或粒子的能量和位置。
它在核物理、医学成像、天体物理等领域有着广泛的应用。
半导体探测器的工作原理主要包括能量沉积、载流子产生和电荷收集三个过程。
首先，当辐射或粒子穿过半导体探测器时，会与半导体原子核或电子发生相互作用，导致能量的沉积。
这些能量沉积会激发半导体材料中的原子或分子，使其电子从价带跃迁到导带，产生电子-空穴对。
其次，产生的电子-空穴对会在半导体中以载流子的形式移动。
在电场的作用下，电子和空穴会向着半导体的正负极移动，并在移动过程中产生电荷。
这些电荷将被收集到探测器的电极上，形成电信号。
最后，通过测量电信号的幅度和时间信息，可以确定辐射或粒子的能量和位置。
这样，半导体探测器就能够实现对辐射或粒子的探测和测量。
除了能量和位置的测量，半导体探测器还具有高分辨率、快速响应和较低的噪声等优点。
这使得它在科研和工业领域得到广泛应用。
例如，在医学成像中，半导体探测器可以用于正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）等影像学技术；在核物理实验中，它可以用于测量粒子的能谱和散射截面；在天体物理研究中，它可以用于探测宇宙射线和暗物质等。
总之，半导体探测器通过能量沉积、载流子产生和电荷收集等过程，实现了对辐射或粒子的高精度探测和测量。
它的工作原理简单清晰，应用广泛丰富，是现代科学技术中不可或缺的重要工具之一。
半导体光电探测器的研究与发展
半导体光电探测器的研究与发展半导体光电探测器，是一种将光电转换原理应用于电子学领域的关键技术。
它能够将输入的光信号转换为电信号，并且在光信息的处理、传输、检测、控制等多方面具有重要的作用。
随着信息技术的不断进步，半导体光电探测器也越来越受到关注和研究。
一、半导体光电探测器的原理和分类半导体光电探测器的核心部分是光敏器件。
一般来说，光敏器件是通过半导体材料制备而成的。
当光照射在半导体材料上时，可以激发出其中的电子，在电场的作用下形成电流，从而实现光与电的转换。
目前，半导体光电探测器主要根据其光电转换原理，可以分为以下几类：1. 光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种最常见的半导体光电探测器。
它是通过把半导体材料的P区和N区直接接触而成的。
当光照射在P、N结处时，会产生光生载流子，并形成电流。
光电二极管的特点在于它的响应速度比较快，而且能够进行强光干扰抑制。
2. 光电倍增管（Photomultiplier Tube）光电倍增管是一种基于近代电子技术的高灵敏度光电探测器。
它主要是通过连续的倍增过程来实现信号的放大，从而提高探测器灵敏度。
光电倍增管的特点在于它具有极高的增益，能够探测到极微弱的光信号。
3. APD（Avalanche Photodiode）APD又称雪崩光电二极管，是一种基于雪崩放大效应的半导体光电探测器。
其制备方法同样也是在P区和N区之间直接接触。
当光照射在器件中时，电子和正空穴会因为电场的作用而产生加速和碰撞，最终引发更多的载流子，从而实现信号的放大。
二、半导体光电探测器在应用领域中的应用半导体光电探测器主要被应用在光通信、激光雷达、医学影像、空间探测等多个领域中。
以下是半导体光电探测器在不同领域的应用：1. 光通信随着信息时代的到来，人们对于通讯速度的要求也越来越高。
在光通信中，半导体光电探测器可以将光信号转化为电信号，从而实现信息传输。
同时，它还可以实现光网络中的光双工作用，这在现代光通信中是非常重要和不可或缺的。
半导体核探测器
半导体核探测器SQ10068273012 赵乐绪论以半导体材料作为探测介质的和探测器是20世纪60年代发展起来的一类固体探测器，它有着突出的优点，如能量分辨率较高，线形范围较宽，输出脉冲的上升时间快，而且体积小等等。
由于这些优点，使半导体核探测器得到广泛的应用。
如在γ射线能谱测量方面锗锂漂移探测器与Nal谱仪相比，能量分辨率大约要高一、两个量级，因而使和γ能谱分析有关的工作带来了巨大的变化。
但半导体核探测器的重要缺点也影响了它的应用。
如受强辐射后性能变坏，输出脉冲幅度小，性能随温度变化较大等等都尚待进一步改善，或开发新半导体材料来发展新型探测器。
1.半导体核探测器的基本原理以p-n结型探测器为代表来说明半导体核探测器的基本原理。
由于在p-n结区截留子很少，电阻很高，所以，当探测器加上反向电压以后，电压几乎完全降落在结区，在结区形成一个足够强的电场，但几乎没有电流通过。
当带电粒子射入结区后，通过与半导体材料的电子相互作用，很快地损失掉能量。
带电粒子所消耗的能量将使电子由价带跃迁到导带，于是在导带中有了自由电子，在价带中留下了自由空穴，也就是形成了可以导电的电子—空穴对。
在电场作用下，电子和空穴分别向两级漂移，于是在输入回路中形成信号。
当电场足够强时，电子和空穴在结区的复合和俘获（陷落）可以忽略。
这时，输出信号的幅度与带电粒子在结区消耗的能量成正比。
如果带电粒子的全部能量都消耗在结区，则通过测量信号脉冲的幅度就可以测定带电粒子的能量。
能做半导体探测器的半导体材料，必须满足一定的条件：1).射线在半导体材料中，产生一对电子—空穴所需的能量越小越好；2).为了在外回路中形成信号，当加上电压以后，电子—空穴必须很容易穿过半导体材料。
这就要求电子、空穴的迁移率高，复合和俘获都可以忽略，以保证电子—空穴到达电极之前不致损失掉。
3).为了保证电荷收集，需要加一个足够强的电场。
在电场作用下，漏电流必须足够小才能使信号的测量不受影响。
2024年半导体探测器市场前景分析
2024年半导体探测器市场前景分析1. 引言半导体探测器是一种基于半导体材料的探测器，广泛应用于物理学、化学、生物学、医学等领域。
随着科技的不断发展和需求的增加，半导体探测器市场也呈现出巨大的潜力和前景。
本文将从市场需求、竞争环境和发展趋势等方面对半导体探测器市场的前景进行分析。
2. 市场需求2.1 科学研究领域需求增加科学研究领域对半导体探测器的需求不断增加。
随着科技的进步，科学家们对于粒子探测的要求也越来越高，需要更高的探测精度和敏感度。
半导体探测器由于其高分辨率、高能量分辨率和高稳定性等特点，成为科学研究中不可或缺的工具。
2.2 医学领域需求增长医学领域对半导体探测器的需求也在不断增长。
随着医学技术的进步，诊断和治疗设备对于高精度探测器件的需求也越来越高。
半导体探测器在医学成像、放射治疗和放射性核素监测等方面具有广泛的应用前景。
2.3 安全检测领域需求扩大安全检测领域对半导体探测器的需求也在扩大。
半导体探测器在辐射安全、核材料检测等方面具有广泛应用。
随着恐怖主义和核材料非法交易的威胁不断增加，半导体探测器作为高效的安全检测手段受到了广泛关注。
3. 竞争环境3.1 市场竞争激烈半导体探测器市场竞争激烈，主要的竞争者包括国内外的企业和研究机构。
这些竞争者在技术研发、产品质量和售后服务等方面展开激烈的竞争。
同时，市场准入门槛相对较高，新进入者需要具备先进的技术和资金实力。
3.2 技术创新是竞争的关键技术创新是半导体探测器市场竞争的关键。
随着科技的不断进步，新材料、新工艺和新技术不断涌现，企业需要不断创新以保持竞争力。
同时，研究机构的不断突破也带动着市场的发展。
3.3 国际市场竞争加剧国际市场竞争加剧也是半导体探测器市场的一个重要特征。
国外企业在技术领域具有一定的优势，并且拥有更为完善的市场网络和品牌认知度。
国内企业需要加强技术研发和品牌建设，扩大市场份额。
4. 发展趋势4.1 微型化和集成化半导体探测器的微型化和集成化是未来的发展趋势。
02核辐射探测器(半导体探测器)
半导体探测器半导体探测器是一种以半导体材料作为探测介质的新型核辐射探测器，它有很好的能量分辨能力。
随着半导体材料和低噪声电子学的发展以及各种应用的要求,先后研制出了P-N结型探测器、锂漂移型探测器、高纯锗探测器、化合物半导体探测器以及其它类型半导体探测器。
第一节半导体的基本知识和半导体探测器的工作原理根据物质导电能力,物质可分为导体、绝缘体和半导体。
物质的导电能力可用电阻率ρ来表示,单位为Ω·cm。
导体的电阻率在10-5Ω·cm以下,绝缘体的电阻率在1014Ω·cm以上,半导体的电阻率介于它们之间,一般在(10-2~10-9 )Ω·cm范围内。
半导体通常以晶体形式存在,晶体可分为单晶体与多晶体。
在单晶体中,所有原子都连续地按同一规律整齐地排列,这称为晶格。
多晶体是由许多小晶体颗粒杂乱地堆积起来的,因此多晶材料是不均匀的。
半导体探测器多是由单晶材料制造的。
一、半导体材料的电特性在单晶中，原子紧挨形成晶格排列, 相互之间有电磁力作用。
因此晶体中电子的能量就和孤立原子不同。
孤立原子中的电子只能存在于一定能级上，能级之间是禁区，电子不能存在。
对于单晶体，原子间存在着电磁力，相应孤立原子的能级就分裂成很多十分靠近的新能级，由于单位体积内原子数目非常多，这些分裂彼此之间非常靠近，可以看作连续的，这种连续的能级形成一个能带。
导体、绝缘体和半导体的能带如图3.1所示图 3.1半导体、导体和绝缘体的能带图图 3.1 所示的满带是由各孤立原子的基态分裂出来的能级,导带是由孤立原子各激发态分裂出来的能级。
满带和导带之间的禁区称为禁带,禁带宽度称为能隙,用Eg 表示,单位为eV 。
半导体与绝缘体、导体之间的差别在于禁带宽度不一样。
由于导体不存在禁带, 满带和导带交织在一起,导电性能好； 绝缘体的禁带最宽,约(2~10)eV,导电性能最差；半导体的禁带较窄。
约（0.1~2.2）eV,导电性能比绝缘体好,而次于导体。
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6. 半导体探测器的特点
优点：
• 这是硅微条探测器最突出的特点。它的位置分辨率是目前应 用的各种探测器中最高的，目前可做到 1. 4μm。 • 主要因为固体的密度比气体大100 倍左右, 带电粒子穿过探 测器, 产生的电子-空穴对(e-h) 的密度非常高, 大约为 110e-h/μm。 • 另外由于现代半导体技术工艺, 光刻技术及高集成度低噪声读 出电子学的飞速发展, 每个读出条可对应一路读出电子学, 更 有利于空间分辨率的提高。
半导体探测器的辐照损伤很严重。因为辐照在半导体中会造 成晶格缺陷，致使半导体探测器的漏电流增大，性能下降。 辐射损伤与辐射种类、剂量率以及辐照时间和条件有关。 各国科学家就此问题从技术上正在进行不断地改进提高。
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§5-2 硅微条探测器的结构和原理
Silicon Micro strip Detector （SMD）
中间部分的耗尽层是探测器的灵敏区, 当在这些条型pn结加上负偏压时, 耗尽层在 外加电场的作用下, 随着电压升高而变厚。当电压足够高, 耗尽层几乎扩展到整个n型硅片, 基本达到了全耗尽, 死层变得非常薄。因为其内部可移动的载流子密度很低, 电阻率很高, 漏电流非常小(好的硅微条探测器漏电流小于100pA )。外加电压几乎 全部加到耗尽区上, 形成很高的电场。
• 如果探测器太薄了, 虽然散射次数减少, 偏转角度小了, 但探测 效率降低了，能量分辨也差了。
• 因此, 一定要根据被探测粒子的能量及实验对散射偏转角度的 要求, 恰当的选择探测器厚度。
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读出方式
• 直流耦合DC：铝电极与独立的扩 散层直接接触 • 交流耦合AC：铝电极与每个扩散 层以电容耦合方式接触。AC读出 的优点是每个二极管的漏电流不会 流到读出电极上，因而噪声小。不 过偏压加载要有特殊方式
探测器厚度选择
在设计、制作和使用硅微条探测器时需要考虑的一 个重要原则问题是带电粒子在半导体探测器中的散射角 度与探测器的厚度问题。 因为半导体的密度比较大, 带电粒子穿过探测器时, 在探测器内部要经过多次散射。
• 如果带电粒子的能量不高, 探测器比较厚, 粒子在探测器内经 过很多次散射后, 角度偏转比较大, 这将不利于粒子的径迹和 顶点精确测量。
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4、PN结（pn junction）
结合前，N区的电子比P区多，P区的 空穴比N区多。 结合后，电子由N区向P区扩散与空穴 复合；空穴由P区向N区扩散与电子复 合。扩散的结果形成PN结。 在PN结区，电子空穴很少，剩下的杂 质正负离子形成空间电荷区，其内建 电场方向由N区指向P区，阻止电子、 空穴继续扩散，并造成少数载流子的 反向漂移运动。当扩散运动和反向漂 移运动达到平衡时，P区或N区的电子 空穴浓度就不再变化。 这个由不可移动的杂质离子组成的空 间电荷区，即PN结区，对电导率没有 贡献，而载流子的密度非常低，亦称 耗尽区，阻挡层，势垒区。
第五章 半导体探测器
§5-1 §5-2 §5-3 §5-4 半导体探测器基础 硅微条探测器的结构和原理 半导体探测器的发展 半导体探测器的应用
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§5-1 半导体探测器基础
一、半导体的基本知识
1. 导体、半导体、绝缘体的能带
物体导电是物体内电子在外电场作用下定向运动的结果。 由于电场力对电子的作用，使电子的运动速度和能量发生变化。 从能带论来看，电子能量变化就是电子从一个能级跃迁到另一个 能级上。
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5. PN结的偏压特性
当PN结不加偏压时，能起到一定的探测器作用，但性能很差 自发形成的电场低，不利于收集；耗尽区薄，信噪比差 当PN结加正向偏压时，加很低的电压，也会有很大的电流，信 号将被淹没，无法作为探测器 加反向电压，N区接正， P区接负，外加电场方向与内建电场方 向相同，使耗尽层增厚，漂移运动增强。当带电粒子穿过时产生 电子－空穴对，在高电场下分别向正负电极漂移，产生信号。信 号幅度正比于电子空穴对数目，正比于入射粒子损失能量。所以 加反向偏压的PN结就是结型半导体探测器的灵敏区。
3.本征半导体与掺杂
理想的不含杂质的半导体称为本征半导体，导 带上的电子数目严格等于满带上的空穴数目， n=p 。 掺杂：在本征半导体内掺入杂质，来改变半导 体材料的性能。
• N型（电子型）半导体：导带内电子运动。 • P型（空穴型）半导体：满带内空穴运动。
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掺入五价元素：P(磷)、As(砷)、 Sb(锑)、 Li(锂）等。五价元素原子 的第5个价电子都激发到导带中参与 导电，五价元素原子成为正离子，是 不能移动的正电中心。这种半导体的 导电主要是电子贡献，称作电子型或 N型半导体。 把电子贡献给导带的杂质称为施主杂 质，杂质能级叫施主能级，位于导带 底部。
对于掺杂半导体，除了本征激发产生的电子空穴对以 外，还有施主杂质提供的电子和受主杂质提供的空穴， 所以电子和空穴的浓度不相等。
ni2 在N型半导体中，n n施，p n施 ni2 在P型半导体中，p p受，n p受
结构缺陷 点缺陷：晶格上出现空位或应该空位处出现了原子。 线缺陷：晶体受应力作用发生错位（沿平面滑移）。 晶格缺陷也能俘获或放出电子，相当于在晶体禁带中 附加受主或施主能级，也起受主或施主作用。
5）体积可做得很小
由于硅半导体密度大, 有一定的刚度, 它可以做得很薄并能自身支持, 典型的厚度是300μm 左右, 当带电粒子穿过时, 大约可产生3. 2×104 电子-空穴对。有的还可做得更薄, 整个探测器可以做得很小。
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6）抗磁场性能好
对磁场(B<10KG)不灵敏。
缺点：对辐射损伤比较灵敏
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结构
薄铝条、SiO2隔离条、 重掺P+条 ~300m厚的N型硅 基，灵敏区 重掺N+层和铝薄膜组 成的背衬电极
微条（信号读出条）， 条距决定空间分辨率 保护环，屏蔽（噪声、 辐照） 偏压连接带、电阻 直流、交流接触片，信 号通过它们连接前放。
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硅微条探测器是在一个n 型硅片的 表面上, 通过氧化和离子注入法, 局 部扩散法或表面位垒法及光刻等技术 工艺制作成的。 其表面是均匀平行的附有一层铝膜的 重搀杂p+微条。n 型硅片的整个底 面掺入杂质后, 制成n 型重搀杂n+ 层, 其外层也附有一层铝, 作为电极 接触。这样制成了表面均匀条形的 pn结型单边读出的探测器。
掺入三价元素：B(硼)、Al(铝)、Ga(镓)、 In(铟)。三价元素原子有从附近吸收一个电 子的趋势，而在价带中产生空穴。在室温下 三价元素原子几乎都形成负离子，是不能移 动的负电中心，这种半导体的导电主要是空 穴的贡献，称作空穴型或P型半导体。 能接受价带中电子而产生导电空穴的杂质称 为受主杂质。在价带上面形成的新的能级叫 受主能级，位于价带的顶部。 6
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3）能量线性很好
半导体的平均电离功与入射粒子的能量和种类以及探测器的类型无关， 只要所产生的电子空穴对全部被收集，探测器输出脉冲与入射粒子能 量成正比。 半导体探测器对各种粒子都有良好的能量线性。
4）非常快的响应时间
在半导体探测器中, 由于采用微电子工艺的半导体探测器很薄, 它的电 荷在很小的区域里收集, 响应时间非常快, 一般可达到5n s 左右。因此, 可以实现高计数率, 可超过108/cm2· s。
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半导体探测器的灵敏区Байду номын сангаас
半导体PN结可作为灵敏区 1）在PN结区可移动的载流子基本被耗尽，只留下电离 了的正负电中心，对电导率无贡献，其具有很高的 电阻率。 2）PN结加上一定负偏压，耗尽区扩展，可达全耗尽， 死层极薄，外加电压几乎全部加到PN结上，形成很 高电场。 3）漏电流很小，有很好的信噪比。 4）当有带电粒子通过时，产生的电子-空穴对，在强 电场的作用下，很快地迁移出耗尽区，在电极上产 生信号。
1）非常好的位置分辨
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2）很高的能量分辨率
R 2.354
F 0 F 2.354 N E
• 半导体探测器的能量分辨率比气体探测器大约高一个数量级, 比 闪烁计数器高得更多。 • 这是因为在硅半导体中电离产生一对电子-空穴对只需要3eV左 右的能量, 而气体中产生一对离子对所需能量大约为30eV , 塑 料闪烁探测器在光阴极上产生一个光电子需要的能量大约为 300eV。带电粒子在硅半导体中的能量损失也很高, 在硅晶体中, 能量损失大约390eV/μm 。因此, 同样能量的带电粒子在半导 体中产生的电子-空穴对数要比气体中产生的离子对高一个数量级 以上。这样电荷数的相对统计涨落也比气体小很多。 • 法诺因子F也小。 硅 F≈0.10， 锗 F≈0.06 气体 F≈0.4 闪烁体 F=1
单条读出与双条读出 • 单条读出： 条宽/12 • 双条读出位置分辨好。 • SMD漂移快，扩散小，电荷分 布窄，~10m • 偏压太低时，非耗尽层厚，信 噪比差，分辨低；太高时，不 再改善电荷收集，但减少了扩 散，单条事例增多，位置分辨 也变差
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逐条读出需太多电子 学 可采用隔几条读出的 方式（电容耦合）， 用重心法也可得到很 好的位置分辨
满带：能级已被电子所占满，一般外电场作用时，其电子不形
成电流，对导电没有贡献，亦称价带。
导带：能带被电子部分占满，在外电场作用下，电子从外电场
吸收能量跃迁到未被电子占据的能级上去，形成电流，起导电作 用。
禁带：满带和导带之间的禁区称为禁带，其宽度也称为能隙，
记做Eg。
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半导体和绝缘体之间的差别在于禁带宽度不同： 半导体禁带较窄，Eg=0.1-2.2eV 绝缘体禁带较宽，Eg=5-10eV 由于能带取决于原子间距，所以Eg与温度和压力有关。一般禁带宽 度大的材料，耐高温性能和耐辐照性能好。 一般情况下，半导体的满带完全被电子占满，导带中没有电子。在热 力学温度为零时，即使有外电场作用，它们并不导电。但是当温度升 高或有光照时，半导体满带中少量电子会获得能量而被激发到导带上， 这些电子在外电场作用下将参与导电。同时满带中留下的空穴也参与 导电。