CS262052B1 - Polovodičový detektor ionizujícího záření - Google Patents

Abstract

Je řešen polovodičový detektor se snížením parazitních šumů. K základní vrstvě polovodičového materiálu o vysoké rezistivitě přiléhá z jedné strany vrstva polovodičového materiálu opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou, opatřená prvním kovovým kontaktem, a z druhé sraný vrstva polovodičového materiálu téhož nebo opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou, opatřená druhým kovovým kontakem. Ohel (a) mezi nejkratší spojnicí okraje oblasti prostorového náboje přechodu PN na povrchu polovodičového detektoru v základní vrstvě polovodičového materiálu s vysokou rezistivitou s okrajem prvního kovového kontaktu n>a vrstvě polovodičového materiálu opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou a rovinou tohoto prvního kovového kontaktu je ostrý a leží v rozmezí 10° až 80°.

Description

Je řešen polovodičový detektor ionizujícího záření se snížením úrovně parazitního šumu.

Tvar povrchu polovodičové součástky, na který vystupuje přechod PN, ovlivňuje činnost součástky následujícím způsobem. Vzhledem k tomu, že celkový náboj ionizovaných příměsí v obou částech oblasti prostorového náboje přechodu PN musí být stejný, ovlivňuje geometrický tvar povrchu tloušťku vrstvy prostorového náboje v oblasti přiléhající k povrchu součástky. K vrstvě polovodičového materiálu o vysoké rezistivitě přiléhá vrstva opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou, která je opatřena prvním kovovým kontaktem. Je-li přechod PN polarizován v závěrném směru, vytváří se v něm oblast prostorového náboje. Pokud úhel a, který svírá nejkratší spojnice okraje oblasti prostorového náboje ve vrstvě s vyšší rezistivitou a okrajem kovového kontaktu s rovinou tohoto kontaktu je ostrý, a < 90°, dochází ke zúžení oblasti prostorového náboje u povrchu; pokud je tento úhel tupý, a > 90°, dochází k rozšíření oblasti prostorového náboje přechodu PN v podpovrchové oblasti. U úhlu a > 90° dochází pak ke snížení elektrického pole na povrchu, u úhlu a < 90° velké ostré úhly vedou ke zvýšení povrchového elektrického pole, snížení elektrického pole na povrchu lze dosáhnout pouze při a < 10°. Pro dosažení vysokého průrazného napětí je třeba co nejnižší elektrické pole na povrchu součástky, a proto se obvykle u polovodičových součástek používá geometrické uspořádání povrchu s a < 10° nebo a > 90° a tomuto požadavku jsou podřízeny 1 běžné technologie.

U polovodičového detektoru ionizujícího záření však velikost elektrického pole na povrchu součástky není rozhodujícím parametrem. V oblasti, přiléhající k povrchu, je zvýšená koncentrace rekombinačních center, jejichž vlivem se zvyšuje rychlost generace párů elektron—díra v oblasti prostorového náboje a má za následek zvýšení nežádoucího šumu polovodičového detektoru, zejména při vyšších provozních teplotách. Doposud se ke snižování tohoto nežádoucího šumu používá různých typů pasivačních vrstev. Tento způsob však nevyhovuje pro velkoplošné detektory. Navíc je technologie speciálních pasivačních vrstev velmi náročná a drahá, většinou je vázána na dovoz.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje polovodičový detektor ionizujícího záření podle vynálezu, který je standardně tvořen základní vrstvou polovodičového materiálu, k níž přiléhá z jedné strany vrstva polovodičového materiálu opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou, opatřená prvním kovovým kontaktem a z druhé strany vrstva polovodičového materiálu téhož nebo opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou, opatřená druhým kovovým kontaktem, jehož podstatou vynálezu je to, že úhel mezi nejkratší spojnicí okraje oblasti prostorového náboje přechodu PN na povrchu polovodičového detektoru v základní vrstvě polovodičového materiálu s okrajem prvního kovového kontaktu na vrstvě polovodičového materiálu opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou a rovinou tohoto prvního kovového kontaktu je ostrý a je v rozmezí 10° až 80°.

Výhodou tohoto režimu je, že dochází jednoduchou geometrickou úpravou povrchu součástky k minimalizaci tloušťky oblasti povrchového náboje a tím ke snížení povrchových proudů, které jsou příčinou vzniku parazitních šumů. Tímto uspořádáním lze též dosáhnout vyšších provozních teplot polovodičových detektorů oproti stávajícím detektorům. V kombinaci této geometrické úpravy se speciálními pasivačními vrstvami lze pak dosáhnout ještě mnohem lepších výsledků oproti stávajícím řešením.

Funkční oblast součástky je schematicky znázorněna na přiloženém výkrese.

K základní vrstvě 1 polovodičového materiálu s vysokou rezistivitou přiléhá vrstva 2 polovodičového materiálu opačného typu elektrické vodivosti s nižší rezistivitou, opatřená prvním kovovým kontaktem 3. Rozhraní základní vrstvy 1 a vrstvy 2 tvoří přechod PN, který je aktivní oblastí polovodičového detektoru. V pracovním režimu je přechod PN závěrně polarizován, takže se na něm vytváří oblast 4 prostorového náboje ionizovaných příměsí, vyznačené čárkovaně. Nejkratší spojnice mezi okrajem oblasti 4 prostorového náboje na povrchu součástky ve vrstvě s okrajem prvního kovového kontaktu 3 svírá s rovinou tohoto prvního kovového kontaktu 3 úhel «. Pokud povrchový úhel a je ostrý a dostatečně velký, dochází k relativnímu zúžení oblasti prostorového náboje závěrně polarizovaného přechodu a tím ke snížení celkového počtu nosičů tepelně generovaných v podpovrchové oblasti, což vede ke snížení generačně-rekombinačního šumu součástky. Přitom zúžení oblasti prostorového náboje dochází v relativně tenké podpovrchové vrstvě, takže nedochází k podstatnějšímu snížení citlivosti polovodičového detektoru. Vrstva polovodičového materiálu téhož nebo opačného typu vdivosti přiléhající k základní vrstvě 1 polovodičového materiálu z druhé strany a opatřená druhým kovovým kontaktem není na výkrese uvedena, neboť z hlediska účinku vynálezu není rozhodná.

Claims (1)

1. Polovodičový detektor ionizujícího záření, sestávající ze základní vrstvy polovodičového materiálu o vysoké rezistivitě, ke které z jedné strany přiléhá vrstva polovodičového materiálu opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou, opatřená prvním kovovým kontaktem a z druhé strany vrstva polovodičového materiálu téhož nebo opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou, opatřená druhým kovovým kontaktem, vyznavynAlezu čující se tím, že úhel mezi nejkratší spojnicí okraje oblasti (4) prostorového náboje přechodu PN na povrchu polovodičového detektoru v základní vrstvě (lj polovodičového materiálu s okrajem prvního kovového kontaktu (3) na vrstvě (2) polovodičového materiálu opačného typu vodivosti s nižší rezistivitou a rovinou tohoto prvního kovového kontaktu (3) je ostrý a je v rozmezí 10^c až 80°.