Полупроводниковые детекторы.

В последнее время нашли применение детекторы в которых преобразование энергии частиц или фотонов в электрические импульсы происходят в переходной области полупроводникового материала кремния, германия. Они не обладают собственным усилением и их часто называют твердыми ионизационными камерами. Полупроводниковые детекторы это быстродействующие приборы весьма удобные для регистрации и измерения спектров альфа частиц, протонов, нейтронов, дейтронов. Некоторые детекторы типов n-p, p-n, и особенно n-i-p и p-i-n пригодны для регистрации спектроскопии бета и гамма излучений они пригодны так же для дозиметрических целей.

n-преобладающими носителями являются электроны донорный проводник. p примесный полупроводник, в котором преобладающими носителями являются дырки (акцепторный проводник), дырка не занятая электроном энергетического состояния в валентной зоне полупроводника. Акцептор дефект кристаллической решетки полупроводника захватывающий электроны. I- слой или область с собственной проводимостью. Заштрихованные области это чувствительные области проводника. Кремниевый или германиевый n типа рисунок, а методом диффузии ввести примеси p типа, т.е. акцепторы то в результате n-p перехода возникает запирающий слой, расстояние которого от поверхности кристалла зависит от температуры и длительности диффузии (т.е. легко регулируется. Методом диффузии можно так же ввести доноры вещество p типа. Зона пространственного разряда запирающего слоя(активная толщина) или зона поля зависит от напряжения и может достигать 1мм, если приложить к такому запирающему слою напряжение в направлении запирания, то высокоомном кремнии при комнатной температуре возникает лишь слабый ток. Если в результате облучения в запирающем слое наблюдается ионизация, то свободные электроны перемещаются из зоны пространственного заряда к p слою и наоборот образовавшиеся дырки движутся к n слою. В последнее время применяют счетчики n-i-p типа(рис б) в которых с помощью специальной технологии достигается большая толщина чувствительного слоя. Этот детектор представляет собой пластинку монокристаллического кремния состоящего из трех слоев различных по проводимости n-i-p слои обладают электронной и дырочной низкого удельного сопротивления. При включении такого счетчика в запирающем направлении все напряжении сосредотачивается в i слое. При прохождении заряженной частицы через i слой вдоль ее пути(трека) создаются электронно-дырочные пары образовавшиеся носители заряда под действием сильного поля перехода движутся его границы, когда трек заряженной частицы не выходит за границы чувствительного слоя, амплитуда импульса оказывается с высокой точностью пропорциональна с энергией частицы. Счетчики n-p и n-i-p типа работают удовлетворительно уже при низких рабочих напряжениях. Время нарастания импульсов при напряжении меньше 10В колеблется в пределах 0,3-0,5мкс, а толщина чувствительной зоны(мертвой зоны) может достигать 6мм. Полупроводниковые счетчики позволяют с высокой точностью измерять энергию ядерных излучений их преимущества: высокая скорость счета, не чувствительность к магнитным полям, малые размеры, возможность разрешения по энергии сильно ионизирующих частиц на фоне слабо ионизирующих( например на альфа на фоне альфа и бета излучения).