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半導體探測器
輻射探測器
簡介
以半導體材料為探測介質的輻射探測器。最通用的半導體材料是鍺和硅，其基本原理與氣體電離室相類似，故又稱固體電離室。
半導體探測器的前身可以認為是晶體計數器。早在1926年就有人發(fā)現(xiàn)某些固體電介質在核輻射下產生電導現(xiàn)象。后來，相繼出現(xiàn)了氯化銀、金剛石等晶體計數器。但是，由于無法克服晶體的極化效應問題，迄今為止只有金剛石探測器可以達到實用水平。半導體探測器發(fā)現(xiàn)較晚，1949年開始有人用α 粒子照射鍺半導體點接觸型二極管時發(fā)現(xiàn)有電脈沖輸出。到1958年才出現(xiàn)第一個金硅面壘型探測器。直至60年代初，鋰漂移型探測器研制成功后，半導體探測器才得到迅速的發(fā)展和廣泛應用。
半導體探測器也有兩個電極，并加有一定的偏壓。當入射粒子進入半導體探測器的靈敏區(qū)時，即產生電子-空穴對。然后，電子與空穴在電場作用下分別向兩極運動，并被電極收集而給出電脈沖。但在半導體探測器中，入射粒子產生一個電子－空穴對所需消耗的平均能量為氣體電離室產生一個離子對所需消耗的十分之一左右。這就是半導體探測器具有很高能量分辨率的主要原因。半導體探測器的靈敏區(qū)應是接近理想的半導體材料，而實際上一般的半導體材料都有較高的雜質濃度。因此，為了做出合乎要求的探測器，就必須對雜質進行補償或提高半導體單晶的純度。通常使用的半導體探測器主要有結型、面壘型、鋰漂移型和高純鍺等幾種類型。
（１）金硅面壘型，在一塊n型硅單晶片上噴涂一層金膜，在金硅交界面附近形成一個高阻區(qū)。
（2)鍺（或硅）-鋰漂移型，使適量的鋰均勻地漂移進一塊p型鍺（或硅）單晶，形成髙阻區(qū)。
結型探測器
結構類似結型半導體二極管，但用于探測粒子時要加上足夠的反向偏壓。這時電子和空穴背著PN結移動而形成靈敏區(qū)。結型探測器一般采用硅單晶。這是因硅具有較大的禁帶寬度，可用以保證在室溫下工作時有足夠小的漏電流。此外它的靈敏層厚度一般只有1毫米左右，故只適于探測穿透力較小的帶電粒子。
面壘型探測器
鋰漂移型探測器
為了探測穿透能力較強的γ射線，要求探測器有更大的靈敏區(qū)。這種效果通常是使鋰漂移進入P型半導體材料，進行補償而獲得。由于鍺比硅對γ射線有更高的探測效率，故一般采用鍺（鋰）漂移探測器。這種探測器的靈敏體積可大于200厘米3。但是，由于其死層較厚，故在探測較低能量的X射線時，往往采用硅（鋰）漂移探測器。鋰漂移型探測器的另一個特點，是當它被用來探測X及γ射線時必須保持在低溫(77K)和真空中工作。
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