3. Охлаждение полупроводника до температуры жидкого азота.

Охлаждение полупроводника не только уменьшает его проводимость, но увеличивает подвижность и скорость дрейфа носителей заряда.

4. Создание p–n переходов

На границе p–n перехода возникает область, где почти полностью отсутствуют носители заряда, что соответствует высокому удельному сопротивлению. Размер области можно увеличить, приложив к переходу обратное напряжение (плюс – к n-области, минус – к p-области). В результате этого толщина обедненного носителями слоя возрастает.

Типы полупроводниковых детекторов.

1. Поверхностно-барьерные Si(Au)-детекторы. Этот тип детекторов получают из кремния n-типа с удельным сопротивлением 0,5100 кОм/см путем его протравливания кислородом воздуха с образованием поверхностного p-слоя. На его поверхность напыляют тонкий слой золота, служащий электродом. Толщина чувствительной области составляет 2510^–2 см. Si(Au)-детекторы работают при комнатной температуре. Их используют для регистрации и спектрометрии тяжелых заряженных частиц: -частиц, осколков деления.

2. Диффузионные детекторы Ge(Li). Детекторы изготавливают путем диффузионного внедрения лития в германий или кремний. Литий напыляют на p-материал, затем поднимают температуру до 400 С, и литий диффундирует вглубь, компенсируя исходные примеси. Таким образом получают планарные детекторы площадью до 10–15 см² и коаксиальные детекторы объемом до 100 см³ и более.

При комнатной температуре происходит обратная диффузия лития из кристалла германия, которая ведет к необратимому ухудшению характеристик детектора. По этой причине Ge(Li)-детекторы работают и хранятся при температуре жидкого азота. Их основное назначение – спектрометрия гамма-излучения.

3. Детекторы из особо чистого германия (концентрации примесей  10^-10 см^–3). Работают при охлаждении, хранятся без охлаждения. Используются для спектрометрии гамма- и рентгеновского излучений.

Энергетическое разрешение полупроводниковых спектрометров

Предельное энергетическое разрешение ППД определяется флуктуацией числа образовавшихся носителей электрических зарядов при полном поглощении энергии заряженных частиц в детекторе.

Энергетическое разрешение детектора

где E - энергия заряженной частицы, W - средняя энергия образования пары носителей заряда (для Ge 3эВ), F - фактор Фано. Обычно фактор Фано определяют экспериментально.

Энергетическое разрешение спектрометрической системы:

ПШПВ_ДЕТ - шумы электронного тракта.

Энергетическое разрешение сцинтилляционных детекторов

Разрешение сцинтилляционных детекторов в 10-100 раз хуже, чем ППД.

Амплитуда импульса на выходе ФЭУ пропорциональна числу электронов, возникающих на фотокатоде ФЭУ. Вследствие низкой конверсионной эффективности сцинтиллятора С_e-f ≈ 0,05 и фотокатода С_f-e ≈ 0,05 на эмиссию одного электрона на фотокатоде расходуется энергия W_e ≈ 1 кэВ. В этом случае, при поглощении гамма кванта с энергии 1 МэВ, фотокатод ФЭУ эмитирует, в среднем, 1000 электронов.

Типы кристаллов ППД.