Halbleiterdetektoren. Michael Schwander

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Halbleiterdetektoren. Michael Schwander"

Siegfried Vogel
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Was für Dtktorn gibt s! Halblitrdtktorn Michal Schwandr Ionisationskammr Proportional Zählrohr Gigrmüllr Zählrohr unknkammr Szintillationszählr Kalorimtr Nblkammr Blasnkammr Halblitrdtktor (Črnkov-Zählr) (Krnmulsion) (Plastik-Dtktor) (witr Dtktorn) Entladungsnblkammr Proprotional-Drahtkammr TASC-Dtktor... Dis List lässt sich natürlich noch rwitrn. Vrglich Gas und stkörpr Nun kann man di stkörprdtktorn mit dn Gas-Ionisationskammrn vrglichn. Dr Enrgivrlust im Mdium wird durch di Bth-Bloch unktion bschribn. 4 de z² mv² 4πN ln ( ) ln β ² β ² dx mv² I Dis Glichung ist nur von dr Gschwindigkit ds Tilchns abhängig, nicht abr von sinr Mass. Idaln Gasglichung ür inn cm³ folgn,4*00 Tilchn Atomvolumn von Si,cm³/mol ür inn cm³ folgn 5,0*0 Tilchn Übr di mittlr Anrgungsnrgi I 9,Z Z +,9 V Bkommt man für Argon Z8 I 0V Si Z4 I 70V Daraus lässt sich brits abschätzn, dass dr Enrgivrlust im stkörpr um in aktor 00 größr ist. Wnn man nun noch in btracht ziht, dass di Erzugung ins litndn Elktron/Loch odr Elktronn/Ionn Paars in Si,6 V

2 Argon 5,8 V Kostt rhält man 9*0² mhr Elktronn im stkörpr. Odr anschaulich für Gaslktron bkommt man 900 stkörprlktronn. Diss ist schon inmal in gravirnds Argumnt für stkörpr. Nun solln di Konstruktionsbdingtn Untrschid dargstllt wrdn. Im stköpr wird in Spannung von twa 00 V anlgn. Bi Gasdtktorn wrdn Spannungn von 0 7 V/mm bis 0 9 V/mm anglgt. Dis ligt daran, ob man Vrvilfältigungsprozss mit nutzn möcht odr di rin Ionisationsnrgi ausricht. Daraus rgbn sich nun inig Schwirigkitn. Z.B. vrhindrn dis hohn ldr, dass di Kontakt nah zusammn gbaut wrdn. Durch di Ladungn wrdn brits so stark abstoßnd Kräft rzugt, dass Vrformungn dr Dräht auftrtn. Di inzign Vortil von Ionisationskammrn sind, dass das Gas licht austauschbar ist, und somit di Lbnsdaur ds zu ionisirndn Stoffs shr hoch ist. Dank dr nidrign Matrialkostn ist di Konstruktion im allgminn nicht so tur. Man kann mit ihr abr nicht di Auflösung und Gschwindigkit ins stkörprdtktors rrichn. Gignt stkörpr habn di Nachtil, dass si shr tur sind, di Rinhitsgrad sind nur schwr zu rrichn. Vortil sind di hoh Auflösung, Kurz Msszitn, Intgration dr Auslstchnik und di hoh Ionisationsrat. Prinzipill kann man sagn, dass s unumgänglich ist inn hoch auflösndn Dtktor aus stkörprn zu baun. Isolatorn/Halblitr/Mtall Übr das Pauliprinzip und di Wllnläng von Tilchn schlißt man auf di Enrginivaus im Wassrstoffatom. E n, j E n Z ² α ² n j + 4n Als rst Nährung kann das auf dn stkörpr übrtragn wrdn. Mit dssn Hilf Schmatisch das ntsthn von frin Ladungsträgrn und Bändrn aufgzigt wrdn kann.

3 Di rmi-dirac Vrtilung gibt di Aufnthaltswahrschinlichkit für in Tilchn bi untrschidlichn Enrgin widr. ( E, T ) E E K BT + Di rmi - Enrgi gibt dn Zustand an, dr mit 50% Wahrschinlichkit bstzt ist. Mit dr Zustandsdicht und dr rmi-dirac Vrtilung lässt sich di Ladungsträgrdicht Brchnn. Und übr Intgration di Anzahl von Ladungsträgrn. N 8π m h ( E) E E c ( E, T ) + E E K BT n N( E) * ( E) E c de E E Mit Hilf dr rmi - Enrgi lässt sich nun K T B K BT N c * p NV * Bstimmn, ob s sich um inn Isolator/Halblitr odr um in Mtall handlt. Das Dtktormatrial sollt di Eignschaft bsitzn, im nicht angrgtn Zustand nicht litnd zu sin und durch di Ionisation möglichst kurz hoh Litfähigkit aufzuwisn. Dr Prinzipill Aufbau soll wi folgt ausshn. Kathod Halblitr C E E V Anod Halblitrdtktor mit P/N Übrgang Dr p/n Übrgang soll dafür sorgn, dass bi Tmpraturn übr null kin Dunklstrom flißt.

4 Damit di Raumladungszon übr das gsamt Matrial gstrckt wird, siht dr Aufbau wi folgt aus. Di unktionswis kann schmatisch im folgndn Diagramm dargstllt wrdn:

5 Wnn in Sprrrichtung in Spannung anglgt wird, rhöht sich dr Widrstand. Es kann immr nur in Strom flißn, wnn in Tilchn in dr Raumladungszon in Elktron Loch Paar rzugt. Durch dis Sprrspannung wird dr Dunklstrom untrdrückt. Und das Signal wird lichtr mssbar. Schmatisch siht in rllr Strifn und Pixldtktor wir folgt aus:

Ähnliche Dokumente

Atomkerne und Radioaktivität

Atomkerne und Radioaktivität tomkrn und Radioaktivität Institut für Krnchmi Univrsität Mainz Klaus Ebrhardt und Razvan Buda 30.04.2012 1 Größnskala tom und Krn nordnung dr tom in inm Kupfr-Chlor-Phthalocyanin-Kristall Elktronnhüll: