Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1962, H. 42 - Halvledare som kärnpartikeldetektorer, av Alexander Lauber
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
ta. Läckströmmen uppgår till en bråkdel av
läckströmmen i en homogen halvledare och
resistiviteten blir stor nog.
Rymdladdningsom-rådet kan således med fördel användas som
partikeldetektor.
Som utgångspunkt för detektortillverkningen
används numera nästan uteslutande kisel, i
första hand på grund av dennas höga
resistivi-tet. p-n-övergången får man genom att på en
baskristall av högresistivt p- eller n-ledande
kisel åstadkomma ett tunt, lågresistivt n-
respektive p-ledande skikt. Man kan visa att
+ V,)
där w är rymdladdningsområdets djup, q
baskristallens resistivitet, V förspänningen och V0
en konstant på ca 0,5 V. Önskar man få
detektorns känsliga skikt så djupt som möjligt,
kvarstår således önskemålet hög resistivitet hos
de-tektormaterialet om man vill undvika alltför
höga förspänningar, fig. 1.
En detektor av n-ledande kisel med
resistiviteten 1 000 ohmcm får ett känsligt djup på
150 ^m om den förspännes med 150 V; är
resistiviteten 100 ohmcm, blir djupet vid samma
förspänning 50 |im.
Den detekterade partikelns inträngningsdjup
beror på dess natur och energi samt
detektor-materialets egenskaper, fig. 2. Vid mätning av
ett känt sönderfall behöver
rymdladdningsom-rådet ej vara djupare än partikelns räckvidd i
detektorn.
Detektortyper
Vid tillverkning av halvledardetektorer utgår
man från en högren enkristall av kisel, n- eller
p-ledande. Ur kristallen skäres detektorn till
önskad form, oftast en rund eller kvadratisk
skiva med 0,5—1 mm tjocklek.
Beroende på tillverkningsmetoden kan två
olika detektortyper erhållas. Man kan utgå från
en högresistiv kristall av p-ledande kisel och
åstadkomma en p-n-övergång genom
indiffu-sion av en donator, t.ex. fosfor. Resultatet blir
en diffunderad detektor ("diffused detector").
Man kan även utgå från en högresistiv kristall
av n-ledande kisel och utnyttja kiselytans
egenskap att under vissa betingelser bilda ett
ytterligt tunt p-ledande ytskikt. Då fås en
ytbarriär-detektor ("surface barrier detector").
Det kan visas att rymdladdningsområdet i
bägge fallen är begränsat till baskristallen. Har
man en diffunderad detektor, får de laddade
partiklarna påverka detektorn från den yta
genom vilken indiffusion skett. Där finnes ett
n-ledande skikt som icke tillhör
rymdladdningsområdet, och som partiklarna måste
genomkorsa för att nå detektorns känsliga volym.
Den energi, som partiklarna förlorar i
n-skik-tet, detektorns "fönster", mäts icke av
detektorn.
Räckvidden i kisel uppgår till några tiotals
/<m för alfapartiklar och till några pm för
fissionsprodukter. Fönstrets tjocklek får därför
ej överstiga några tiondels fim. Det kan vara
Räckvidd
fjm
Fig. 2. Laddade partiklars räckvidd i kisel som
funktion av deras energi; ’He är a-partiklar och ß
år elektroner (ß-partiklar).
besvärligt att åstadkomma så tunna skikt
genom indiffusion.
I en ytbarriärdetektor får partiklarna
påverka detektorn genom ett guldskikt som av
kon-takteringsskäl förångats på det p-ledande
ytskiktet. Då detta är ytterligt tunt, kommer
fönstret i praktiken att bildas av guldet. Oftast
väljer man en guldtjocklek motsvarande 0,1—
0,2 ,um kisel. Ytbarriärdetektorn (fig. 3) med
p-n-övergången omedelbart intill ytan, är mera
känslig för mekanisk åverkan än den
diffun-derade detektorn, där p-n-övergången skyddas
av ett lager n-ledande kisel.
Egenskaper
För att en kärnpartikeldetektor skall kunna
användas till spektrometriska mätningar bör
antalet i detektorn alstrade laddningsbärare vara
strängt proportionellt mot den energi den
mätta partikeln förlorat i detektorn oberoende av
Fig. 3.
Ytbarriärdetektor.
1164 TEKNISK TIDSKRIFT 1 962 H. 40
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
