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核辐射物理及探测学第六章 半导体探测器(semiconductor detectors);why semiconductor detector?;半导体探测器(60年代初期发展起来)的特点:;关于能带(知识介绍);满带(价带)、禁带、空带(导带);第六章 半导体探测器;§6.1 半导体基本性质;一.本征半导体与杂质半导体;2. 杂质半导体;3. 施主杂质和施主能级;4. 受主杂质和受主能级;二.半导体作为探测介质的物理性能;3. 平均电离能;半导体平均电离能的特点:;关于FANO因子;当E ~104?5V/cm时:达到饱和漂移速度~107cm/s.;空穴在Ge中的漂移速度;半导体探测器需要载流子的漂移长度大于灵敏体积的长度。;掺杂会大大降低半导体材料的电阻率;
降低半导体材料温度可以提高电阻率。;半导体探测器材料应该具有的特点:;§6.1 半导体基本性质
§6.2 均匀型半导体探测器
§6.3 P-N结型半导体探测器
§6.4 P-I-N型半导体探测器
§6.5 高纯锗HPGe半???体探测器
§6.6 锂漂移和HPGe半导体探测器的性能与应用
§6.7 其它半导体探测器;§6.2 均匀型半导体探测器;一. 带电粒子与半导体晶体的相互作用;二. 均匀型半导体探测器的工作原理及性能;早期使用金刚石(绝缘晶体)
电阻率高
载流子寿命很短(10-8s):
载流子来不及被收集
“极化效应”:形成“空间电荷”,导致“反向电场”,随着入射粒子数目的增多,计数器无法工作
1/1000的金刚石可用。;半导体具有长的载流子寿命(ms),能够避免上述问题,但是?;解决办法:;§6.1 半导体基本性质
§6.2 均匀型半导体探测器
§6.3 P-N结型半导体探测器
§6.4 P-I-N型半导体探测器
§6.5 高纯锗HPGe半导体探测器
§6.6 锂漂移和HPGe半导体探测器的性能与应用
§6.7 其它半导体探测器;§6.3 P-N结型半导体探测器;一.工作原理;少数能量较高的多数载流子(电子or空穴)会穿过势垒区扩散到对方区域,形成正向电流(密度) If 。;2. 外加电场下的P-N结;3. 势垒区的电场分布;4. 势垒区的宽度;5. 结区电容;Si;6. P-N结的击穿电压;二.P-N结型半导体探测器的类型;2. 面垒型探测器;3. 离子注入(Ion Implanted Layers);三.输出信号;2. 输出电流脉冲与电荷收集时间;认为电子漂移到x=0.99W处就把电子电荷全部收集,则电子的收集时间为,;3. 输出电压幅度;采用电荷灵敏前置放大器;等效输出回路RC :;输出电压脉冲上升前沿随电子空穴产生位置变化。
会引起定时误差。;四.P-N结型半导体探测器的性能与应用;(2) 探测器和电子学的噪声;电荷灵敏前置放大器的噪声参数:
零电容噪声(keV);
噪声斜率(keV/pF)。;(3) 窗厚对能量分辨率的影响;2. 分辨时间与时间分辨本领;3. 辐照寿命;4. P-N结型半导体探测器的应用;2.) dE/dX探测器;P-N结型探测器的不足;§6.1 半导体基本性质
§6.2 均匀型半导体探测器
§6.3 P-N结型半导体探测器
§6.4 P-I-N型半导体探测器
§6.5 高纯锗HPGe半导体探测器
§6.6 锂漂移和HPGe半导体探测器的性能与应用
§6.7 其它半导体探测器;§6.4 P-I-N型半导体探测器;一.锂的漂移特性及P-I-N结的形成;2. P-I-N结的形成;P;锂离子在外加电场作用下向右漂移。;二.锂漂移探测器的工作原理;2. 工作条件;§6.1 半导体基本性质
§6.2 均匀型半导体探测器
§6.3 P-N结型半导体探测器
§6.4 P-I-N型半导体探测器
§6.5 高纯锗HPGe半导体探测器
§6.6 锂漂移和HPGe半导体探测器的性能与应用
§6.7 其它半导体探测器;§6.5 高纯锗HPGe半导体探测器;一. why HPGe detector?;二.工作原理;P-N结的构成;空间电荷分布、电场分布及电位分布;高纯锗探测器的特点;§6.1 半导???基本性质
§6.2 均匀型半导体探测器
§6.3 P-N结型半导体探测器
§6.4 P-I-N型半导体探测器
§6.5 高纯锗HPGe半导体探测器
§6.6 锂漂移和HPGe半导体探测器的性能与应用
§6.7 其它半导体探测器;§6.6 高纯锗和锂漂移探测器的性能与应用;;2. 输出信号;3. 能量分辨率;4. 对γ的探测效率;5. 峰康比;6. 能量线性;7. 时间特性;各种探测器测量分辨率比较;应用;?谱仪的应用:活化分析;核物理研究等。;2) Si(Li)探测器;§6.1 半导体基本性质
§6.2 均匀型半导体探测器
§6.3 P-N结型半导体探测
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