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Michael Schwander 1 Halbleiterdetektoren. 2 Inhalt Mögliche Funktionsweise Mögliche Funktionsweise Vergleich mit anderen Detektoren Vergleich mit anderen.

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Präsentation zum Thema: "Michael Schwander 1 Halbleiterdetektoren. 2 Inhalt Mögliche Funktionsweise Mögliche Funktionsweise Vergleich mit anderen Detektoren Vergleich mit anderen."—  Präsentation transkript:

1 Michael Schwander 1 Halbleiterdetektoren

2 2 Inhalt Mögliche Funktionsweise Mögliche Funktionsweise Vergleich mit anderen Detektoren Vergleich mit anderen Detektoren Struktur von Halbleitern Struktur von Halbleitern Reeller Aufbau Reeller Aufbau

3 Michael Schwander3 Wie wird detektiert?

4 Michael Schwander4 Gas vs. Festkörper Bethe-Bloch Beziehung Bethe-Bloch Beziehung Idealen Gasgleichung Für einen cm³ folgen 2,4*10 20 Teilchen Atomvolumen von Si 12,1cm³/mol Für einen cm³ folgen 5,0*10 22

5 Michael Schwander5 Gas vs. Festkörper Argon Z=18 Argon Z=18 Si Z=14 Si Z=14 Energieverlust 2*10² größer im Festkörper Energieverlust 2*10² größer im Festkörper Nur Anregung von Elektronen Nur Anregung von Elektronen Si 3,6 eV Si 3,6 eV Argon 15,8 eV Argon 15,8 eV 9*10² mehr Elektronen im Festkörper 9*10² mehr Elektronen im Festkörper Bzw. 1 Gaselektron kommen 900 Festkörperelektronen Bzw. 1 Gaselektron kommen 900 Festkörperelektronen

6 Michael Schwander6 Gas vs. Festkörper Welche Spannung wirken Welche Spannung wirken Gas ohne Verstärkung ca V/mm Gas ohne Verstärkung ca V/mm Gas mit Verstärkung über 10 9 V/mm Gas mit Verstärkung über 10 9 V/mm Festkörper ca V/mm Festkörper ca V/mm

7 Michael Schwander7 Gas vs. Festkörper Schwierigkeiten bei Gas: Schwierigkeiten bei Gas: Verformung der Drehte Verformung der Drehte Extrem hohe Feldstärken Extrem hohe Feldstärken Ungenaue Ordsauflösung Ungenaue Ordsauflösung Schlechter dE/dx Term Schlechter dE/dx Term Vorteile: Vorteile: Leicht austauschbares Medium Leicht austauschbares Medium Geringere Kosten Geringere Kosten

8 Michael Schwander8 Gas vs. Festkörper Schwierigkeiten im Festkörper Schwierigkeiten im Festkörper Hohe reinheitsgrade zu erzeugen Hohe reinheitsgrade zu erzeugen Teure Materialien Teure Materialien Vorteile: Vorteile: Extrem hohe Auflösung Extrem hohe Auflösung Viele Elektronen pro Teilchen Viele Elektronen pro Teilchen Integration der Auslesetechnik möglich Integration der Auslesetechnik möglich Kurze Messzeiten 10ns Kurze Messzeiten 10ns

9 Michael Schwander9 Was für Festkörper?

10 Michael Schwander10 Metalle/Halbleiter/Isolatoren? Pauliprinzip Pauliprinzip Grund für Energieniveaus Grund für Energieniveaus Diskrete Energieniveaus Diskrete Energieniveaus

11 Michael Schwander11 Metalle/Halbleiter/Isolatoren? Schematische Darstellung der Bänder Energielücke

12 Michael Schwander12 Metalle/Halbleiter/Isolatoren? Fermi-Dirac Verteilung Fermi-Dirac Verteilung

13 Michael Schwander13 Fermi-Niveau

14 Michael Schwander14 Fermi-Niveau Intrinsischer Halbleiter Intrinsischer Halbleiter

15 Michael Schwander15 Fermi-Niveau

16 Michael Schwander16 Fermi-Niveau N - Dotierung

17 Michael Schwander17 Fermi-Niveau

18 Michael Schwander18 Halbleiterdetektor Erkenntnis! Erkenntnis! Detektor muss Halbleiter sein Detektor muss Halbleiter sein Prinzipieller Aufbau bis jetzt Prinzipieller Aufbau bis jetzt Halbleiter Kathode Anode

19 Michael Schwander19 Reeller Halbleiterdetektor Schwierigkeiten: Schwierigkeiten: Bei T > 0 Bei T > 0 Existenz eines Dunkelstroms Existenz eines Dunkelstroms Lösung: Lösung: p/n Übergang p/n Übergang

20 Michael Schwander20 p/n -Übergang -x l xrxr

21 Michael Schwander21 p/n -Übergang

22 Michael Schwander22

23 Michael Schwander23 p/n -Übergang

24 Michael Schwander24 Silizium-Streifen-Detektoren

25 Michael Schwander25 Pixel-Detektoren

26 Michael Schwander26 5,4m 2,4m 206m² CMS 2007

27 Michael Schwander27 Weitere Aspekte von Halbeitern Lebensdauer Lebensdauer Degradation Degradation Produktion Produktion Vergleich mit Solarzelle Vergleich mit Solarzelle

28 Michael Schwander28

29 Michael Schwander29 ENDE!


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