Твёрдотельные, полупроводниковые детекторы, страница 8

Кремниевые детекторы на  pin переходах. ( SiPIN)/

Si PIN детекторы получили наибольшее распространение в рентгеновской спектроскопии. Они могут работать как при комнатной температуре так и с охладителями работающими на эффекте Пельтье. Рассмотрим устройства и параметры таких детекторов на примере детекторов производимых фирмой Amptek.На рис. Приведена конструкция такого детектора

Рис.          Конструкция рентгеновского полупроводникового детектора.

Собственно детектор, зарядочуствительный предусилитель ,охладитель и температурный датчик собраны в стандартном 12 штырьковом корпусе и закрыты крышкой с бериллиевым окном. Размеры самого детектора составляют 5 или 25 мм .Толщина кремниевой подложки 300-700 мкм. Толщина окна 12.5 или 25 мкм.

Подключение детектора к системе  цифровой обработки сигналов и к источникам питания показано на следующем рисунке.

Рис. Схема подключения детектора  внутри и с внешним  блоком цифровой  обработки(формированием) импульсов.

Кремниевые дрейфовые детекторы.(SiliconDriftDetector).

В последние годы создан высокоразрешающий ППД ,работающий при комнатной температуре, обладающий малой ёмкостью и интегрированный с предусилителем и устройством для отслеживания температуры. Этот детектор способен работать при комнатной температуре с высоким разрешением и при больших загрузках. В детектор интегрирован термо-электрический охладитель. Тонкое окно из бериллия (8 мкм) обеспечивает возможность регистрации квантов с энергией от 1 до 30 кэВ.

Принцип действия этого детектора был предложен в 1984г. Гатти и Рехак. Кремниевая пластина высокого сопротивления с обеих сторон имеет проводимость  р + и п+ контакт на одной стороне, который действует как анод. Активный объём детектора образуется по толщине кристалла, которая составляет несколько сотен мкм, что делает устройство чувствительным в широкой области энергий. На рис 4-6 показана SDD детектор радиальной геометрией. Области р+   выполнены в виде концентрических кругов с фронтальной стороны, задняя сторона , сильно легированная бором, образует второй контакт.

Рис.  4-7  Схема строения SDD детектора. 

 Сильное электрическое поле параллельное поверхности  образует в детекторе объём  с приложенным  напряжением на р+ кольцевой структуре на фронтальной стороне. На кольцевой структуре автоматически создаётся напряжением смещения делителем напряжения интегрированным между кольцами, просто соединяя первый и последний контакты. Тыльный контакт поддерживается при  постоянном потенциале, создавая электрическое поле нормальное к поверхности детектора. Рассчитанное распределение  потенциала внутри  активного объёма показано на рис 4-11. устройства.

Три напряжения (первое, последние кольцо и тыльный контакт) необходимы, чтобы образовать его. Электроны индуцированные температурой или приходящей радиацией двигаются вдоль электрического поля к центру  детектора , где неглубокий  n+ контакт работает как собирающий электрод.

Рис .4-8  Распределение поля в SDD  детекторе.

Предусилитель интегрирован в центре  устройства и изолирован от анода кольцевой защитной структурой.