辐射测量与防护第4章半导体探测器.pptVIP

常用半导体探测器有：

晶体内电子的公有化

晶体内的外层电子不再从属于某个特定的原子，而是

从属于整个晶体，可以在晶体内任何原子核附近出现。

晶体中：

EE

•原子紧密、规则地排列

•相邻原子间的作用显著N个电子

起来N个能级

•电子不仅受自身原子核能级间隔：

的库仑作用，也受周围10-22eV

其它原子核的作用

单个原子的能级晶体中的能带

•外层电子“公有化”

满带（价带）、禁带、空带（导带）

1、本征半导体和杂质半导体

理想、无杂质的半导体.

19EG/2kT3

nipi10ecm

室温(300K)下，本征硅和锗的载流子浓度为：

103

硅：nipi1.510cm相应EG1.115eV

133

锗：nipi2.410cm相应EG0.665eV

金属中的自由电子密度：~1022cm-3

半导体中的载流子浓度小，且随温度变化。

Ø在半导体材料中有选择地掺入一些杂质(ppm或更小)。

Ø杂质原子在半导体禁带中产生局部能级，影响半导

体的性质。

杂质类型：替位型，间隙型。

(1)替位型：III族元素，如B，Al，Ga等；V族元素，如P，

As，Sb等

(2)间隙型：Li，可在晶格间运动。

nND施主杂质浓度

pNA受主杂质浓度

2、载流子浓度和补偿效应描述半导体内电

1)载流子浓度子分布情况的参

数，表示电子占

电子浓度：(E1EF)/kT

nCne有概率为1/2的能

(EFE2)/kT量状态。

空穴浓度：pCpe

EGE1E2



所以：EG/kT

npCnCpe

可见，对半导体材料，在一定温度下，n·p仅

与禁带宽度有关。因此，在相同温度下，本征

半导体的相等的两种载流子浓度之积与掺杂半

导体的两种载流子浓度之积相等，即：

22

nipinipinp

2)补偿效应

对本征半导体：nipi

2

对杂质半导体：np，但仍满足npni

当n=p时，载流子总数nipi取最小值。

pnp不变n

3、半导体作为探测介质的物理性能

1)平均电离能（W）

入射粒子在半导体介质中平均产生一对电子

空穴需要的能量。SiGe

300ºK3.62eV

77ºK3.76eV2.96eV

NE/W

Ø平均电离能与入射粒子类型有一定的关系：质子与α粒子相差2.2%。

Ø平均电离能与温度有关。

Ø与射线的能量也有一定的关系，特别是低能X射线部分。能量降低，

平均电离能增大。

Ø法诺因子