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Münster ; 14.05.03Moderne Halbleiterdetektoren Grundlagen und Beispiele.

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Präsentation zum Thema: "Münster ; 14.05.03Moderne Halbleiterdetektoren Grundlagen und Beispiele."—  Präsentation transkript:

1 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren Grundlagen und Beispiele

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

3 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren Leiterband Valenzband Valenz- band E 6eV ~ ~ g E 1eV g ~ ~

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

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

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

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

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

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

10 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren Donatoren: Phosphor Arsen Antimon Akzeptoren: Bor Gallium Indium die Dichte von Silizium und Germanium jedoch bei 10 Atomen/cm. 223 Die Beimischung liegt bei etwa 10 Atomen/cm, 133

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

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

13 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren n p - Halbleiterverbindungen V 1V ~ ~ o Kontaktpotenzial:

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

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

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

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

18 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren Grundaufbau einer Diode als Detektor

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

20 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren

21 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren Streifen und Pixeldetektoren

22 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren Streifendetektor

23 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren Driftdetektor

24 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren Driftdetektor

25 Münster ; Moderne Halbleiterdetektoren


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