A félvezető detektor valójában olyan dióda, melynek ionizáló sugárzást érzékelő aktív térfogata a PN átmenet kiürített rétege.
A diódát záróirányú feszültségre kapcsolják, így nagyon kis áram folyik keresztül rajta. A belépő ionizáló sugárzás elektron–lyuk párokat kelt, ami megnöveli ezt az áramot, hasonlóan, mint a fotodióda esetében. Ezeknél a detektoroknál két alapvető probléma lép föl: a kiürített réteg nem elég vastag (a klasszikus detektorok esetében max. 3 mm, ami csak protonok és alfa-részecskék detektálásához elegendő) a diódán keresztül folyó áram nagyon nagy a sugárzás által keltett impulzushoz képest (rossz a jel/zaj arány)
A kiürített réteget a záróirányú feszültség növelésével, vagy a félvezetőben lévő szennyezőatomok koncentrációjának csökkentésével lehet növelni. Az első lehetőség nem alkalmazható, mert növekszik a zaj.
Ennek egy változata a felületi záróréteges detektor. Itt a félvezető kristályra vékony fémréteget (általában aranyat) párologtatnak. A fém és a félvezető között is kialakul PN átmenet (Schottky-átmenet). Ennek előnye, hogy a fémréteg felülete pontosan meghatározza a detektor felületét.
A lítiumdriftelt detektorokban a szennyezőatomok koncentrációja nagyon alacsony, így a kiürített réteg szinte az egész kristályra kiterjed. Bórral szennyezett germániumba vagy szilíciumba (N típusú félvezető) lítiumot diffundáltatnak. A lítium által képviselt akceptor hibahelyek kiegyenlítik a donor hibahelyeket, így praktikusan hibahelymentes kristályt kapunk.
A HPGe detektor
Alacsony hőmérsékleten a germánium szigetelőként viselkedik, míg a hőmérséklet növekedésével az ellenállása csökken. A nagyon alacsony hőmérsékletű (70 kelvin körül, a folyékony nitrogén hőmérséklete) germánium kristály szigetelőként viselkedik. Ha a kristály két oldalára elektródákat kapcsolunk, egy kondenzátort kapunk. Ha egy gamma kvantum (vagy más ionizáló sugárzás) elektron–lyuk párokat kelt a kristályban, akkor a kondenzátoron keresztül áram fog folyni. Az áramimpulzus nagysága arányos a keltett párok számával, illetve a gamma kvantum energiájával. Ilyen detektor kialakításához nagyon tiszta germánium szükséges (a szennyezőatomok 1:1012 arányban lehetnek jelen a kristályban). Ekkora tisztaságot csak germániumnál lehet elérni, így más félvezetőkből nem készítenek ilyen típusú detektorokat.
Tulajdonságaik gyorsak (a töltött részecskék begyűjtésének ideje mikroszekundum nagyságrendű) jó az energiafelbontásuk (a germánium tiltott sávjának nagysága 0,7 elektronvolt, míg a szilíciumé 1,1 eV) nagy sűrűségük miatt hatékonyabbak, mint a gáztöltésű detektorok
Kategória:Részecskedetektorok