Moderne Halbleiterdetektoren

Präsentation zum Thema: "Moderne Halbleiterdetektoren"—  Präsentation transkript:

1 Moderne Halbleiterdetektoren
Grundlagen und Beispiele Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

2 Energiebänderstruktur von Halbleitern
Leiterband Energielücke Valenzband Elektronen können sich frei bewegen Elektronen sind hier nicht vorhanden ( verbotener Bereich ) Elektronen sind an ihre Gitteratome gebunden Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

3 Moderne Halbleiterdetektoren
Leiterband Valenzband Valenz- band E eV ~ g E eV Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

4 Ladungstransport in Halbleitern
Valenzelektron Halbleiteratom Freies Elektron Loch Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

5 Rekombinations- und Einfangzentren
Leiterband Valenzband Rekombinations- oder Einfangzentren Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

6 Moderne Halbleiterdetektoren
Verunreinigungen im Kristallgitter Mittlere Zeit in der sich Ladungsträger frei bewegen können wird reduziert Registriertes Signal wird verfälscht Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

7 Moderne Halbleiterdetektoren
Dotierte Halbleiter Reiner Halbleiter: Zahl der Elektronen im Leiterband Zahl der Löcher im Valenzband = Dotierung: Überschusselektron Donator Einschluss Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

8 Moderne Halbleiterdetektoren
Dotierte Halbleiter Leiterband Valenzband Donator Level Abstand Donator Level – Leiterband: 0,05 eV für Germanium 0,01 eV für Silizium n – Type – Halbleiter Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

9 Moderne Halbleiterdetektoren
Dotierte Halbleiter Überschussloch Akzeptor Einschluss Leiterband Valenzband Akzeptor Level p – Type – Halbleiter Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

10 Moderne Halbleiterdetektoren
Donatoren: Phosphor Arsen Antimon Akzeptoren: Bor Gallium Indium Die Beimischung liegt bei etwa 10 Atomen/cm, 13 3 die Dichte von Silizium und Germanium jedoch bei 10 Atomen/cm. 22 3 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

11 n p - Halbleiterverbindungen
n - Type p - Type Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

12 n p - Halbleiterverbindungen
Ladungsträger- dichte Elektrisches Feld Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

13 n p - Halbleiterverbindungen
V V ~ o Kontaktpotenzial: Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

14 Moderne Halbleiterdetektoren
Die Entladungszone r(x) bekannt Poisson- Gleichung dV(x) dx bekannt V(x) und V o Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

15 Moderne Halbleiterdetektoren
V = (N x² + N x² ) o e 2e D n A p x , x bestimmbar n p d = x + x n p ~ 75µm N , N : Donator- und Akzeptorkonzentrationen D A x , x : Ladungsfreie Zone im n- bzw. p-Teil n p Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

16 Moderne Halbleiterdetektoren
Kapazität C = e A d C A e d = Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

17 Moderne Halbleiterdetektoren
Äußere Spannung d ohne äußere Spannung d mit äußerer Spannung Für V = 300 V B d > 1mm Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

18 Grundaufbau einer Diode als Detektor
Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

19 Moderne Halbleiterdetektoren
Linearität w : zur Erzeugung von Elektronen – Loch – Paaren benötigte Energie E : Energie des Strahlungsteilchens E w ELP‘s werden erzeugt n : ,,Sammeleffizienz“ Q = n kommen an den Elektroden an. E w C : Kapazität der Entladungszone V = = n Q C E wC Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

20 Moderne Halbleiterdetektoren
Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

21 Streifen und Pixeldetektoren
Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

22 Moderne Halbleiterdetektoren
Streifendetektor Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

23 Moderne Halbleiterdetektoren
Driftdetektor Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

24 Moderne Halbleiterdetektoren
Driftdetektor Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

25 Moderne Halbleiterdetektoren
Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren