DE1614223A1 - Halbleitervorrichtung zum Detektieren und/oder Messen von Strahlung - Google Patents
Halbleitervorrichtung zum Detektieren und/oder Messen von StrahlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung zum Detektieren
und/oder Kessen von Strahlung, insbesondere Strahlung geladener Teilchen,
welche Vorrichtung aus einer Einkristallscheibe eines halbleitenden
Materials besteht, wobei eine der beiden einander gegenüber liegenden
Hauptflfichen dieser Scheibe mit einer Elektrode gleichrichtender Art und
die andere Fläche mit einer Elektrode. ohnKscher Art versehen ist. Eine
solche Vorrichtung, weiter unten Strahlungsdetektor genannt, dient im
allgemeinen dazu, durch die Elektroden mit einer solchen Spannung verbunden
zu werden, dass die eich an der Gleichrichtelektrode bildende Verarmungsschicht
nahezu den ganzen Kaum zwischen den Elektroden beansprucht, welche
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Vorrichtung so in die Bahn(en) der zu detektierenden Strahlung eingebracht
wird, dass die Strahlung annähernd senkrecht zur Scheibe einfällt. Wenn der Detektor z.B. von einem Teilchen.getroffen wird, gibt dieses eine
bestimmte Energie ab, wobei die in Form von Elektronen und Löchern ausgelöste
Ladung als Impuls in dem mit der Elektrode verbundenen Kreis gemessen werden kann.
Ein Detektor der beschriebenen Art ermöglicht nicht, die
Orientierung von an verschiedenen Stellen des Detektors einfallenden
Teilchen nachzuweisen. Soll die Orientierung der zu detektierenden Strahlung festgestellt werden, so muss eine Anzahl von Betektoren dieser
Art nebeneinander angeordnet werden. Dann kann die Orientierung eines Teilchens bestimmt werden, indem untersucht wird, «elcher Detektor ein
Signal abgegeben hat. Eine solche Vorrichtung zum lie tek tier en von Strahlung
mittels einer Anzahl gesonderter Detektoren ist jedoch kompliziert.
Die Erfindung bezweckt, einen einfachen .Detektor der beschriebenen
Art zu schaffen, mit dem auch die Orientierung der zu detektierenden
Strahlung gemessen- werden kann.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde,
dass einfach durch Teilung der Elektroden eines Detektors der beschriebenen
Art eirie Anzahl von Detektoren mit einem gemeinsamen Halbleiterkörper
erhalten werden kann, wobei in Betrieb die elektrische Isolierung zwischen
diesen Detektoren durch die Verarmungsschicht herbeigeführt wird.
Nach der Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung zum
Detektieren und/oder Messen von Strahlung eingangs es-^MknteT Art dadurch
gekennzeichnet! dass die beiden grasen, einander gegenüber liegenden
Flächen aer Scheibe mit je einer Anzahl paralIeIert"streifeafSmiger*
gegeneinander isolierter Elektroden versehen SiEi8 »©bei öl® Streifen auf
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einer Seite der Scheibe die Streifen auf der anderen Seite der Scheibe
kreuzen. An jedem Kreuzungspunkt der streifenfö'rniigen Elektroden befindet"
sich/ein Detektor-der "bekannten Art und im Betrieb werden diese Detektoren
elektrisch gegeneinander isoliert, indem zwischen den Elektroden dieser
Detektoren eine für solche Detektoren übliche Spannung gelegt wird, so
dass eine Verarmungsschicht entsteht, die nahezu den ganzen Raum zwischen
den Elektroden beansprucht und dabei die streifenfö'rmigen ohmschen
Elektroden gegeneinander isoliert. Die gleichrichtenden Elektroden _
- sind naturgetsäse gegeneinander isoliert. Die Vorrichtung nach der
Erfindung Kann anzeigen, an welcher Stelle z.B. ein Teilchen auf die
Scheibeauftrifft* da der bei diesem Auftreffen erzeugte Impuls lediglich
in den sich am Auftreffpunkt kreuzenden, streifenfo'rmigen Elektroden auftritt.
. . .- "'-.-_ Ί .. ; . . ■ "■■■;■'"'.■"'·""
Die Haltleiterscheibe kann z.B. aus η-Typ Silicium, die gleichrichtende
Elektrode kann aus Gold zur Bildung eines Ueberganges des
ijchottky-Typs mit der Scheibe und die Elektrode ohm-scher Natur kann aus
auf der Scheibe niedergeschlagenem Aluminium bestehen.
Die Erfindung betrifft weiter eine Schaltungsanordnung mit einer
Kalbleitervorrichtung zum Detektieren und/oder Messen von Strahlung, jiie
dadurch gekennzeichnet ist," dass zwischen den Elektroden gleichrichtender '
Katur und denen ohnwscher Hatur eine Spannung angelegt wird, wobei die
erzeugte Verarmungsschicht nahezu den* ganzen Raum zwischen den Elektroden
beansprucht. '
Die Erfindung wird nachstehend anHand einer Äusführungsform
näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist,
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Teilchenzähler bekannter Art mit einem damit zu verbindenden elektrischen Kreis.
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Fig. 2 zeigt perspektivisch einen Teilchendetektor nach der
Erfindung.
Der Teilchendetektor nach Fig. 1 enthält eine Einkristallscheibe,
die vorzugsweise aus einem Halbleitermaterial mit Diamantetruktur wie
Germanium und Silicium besteht. Es sei bemerkt, dass "Diamantstruktur"
in diesem Falle nicht nur Kristalle mit nur einer Atom,art sondern auch
Kristalle mit zwei Atom arten wie bei der Zinkblendestruktur, oder mehr als
zwei Atomarten andeuten soll. Im vorliegenden Falle besteht die Scheibe
aus η-Typ Silicium mit einem spezifischen Widerstand der Gro'ssenordnung
von j?000 Ohm.cm. Die Scheibe kann einen Durchmesser von etwa 25 mm und
eine Dicke von z.B. 25 bis JOO/um haben. Auf der Oberseite ist eine aus
reinem Gold bestehende Elektrode 2 durch Aufdampfung angebracht, die
gestrichelt angegeb&n ist, während auf die Unterseite eine aus reinem
Aluminium bestehende Elektrode 3 aufgedampft ist, die auch gestrichelt
dargestellt ist. Auf dem sehr hochohmigen Silicium bildet die aus Gold
bestehende Elektrode einen Uebergang des Schottky-Typs, während die
Elektrode 3 ohm>scher Natur ist. Mit diesen Elektroden ist ein Kreis mit
einer Spannungsquelle 4 verbunden, deren Spannung derart geregelt wird, dass die an der Elektrode 2 erzeugte Verarmungsschicht nahezu den ganzen
Raum zwischen den Elektroden beansprucht. In den Kreis ist weiter eine
Messvorrichtung 5 aufgenommen, durch welche die Impulse gezählt und/oder
analysiert werden können, die beim Einstrahlen geladener Teilchen z.B.
Oi-Teilchen, Deutronen und Protonen erzeugt werden, die in diesem Falle
die Elektrode 2 in Richtung des Pfeiles 6 treffen und in die Scheibe 1
eindringen. ·
Nach der Erfindung sind die Elektroden 2 und 3 in eine Anzahl
paralleler Streifen 12 bzw. 13 (siehe Fig. 2) geteilt, wobei die Streifen
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-5-' ■.;■■■'.■;■" . ■■'.■■■-.■.
die Streifen 15 kreuzen. Die Halbleiterscheibe ist in Fig. 2 mit 11
bezeichnet. Die Streifen 12 und 13 sind durch nicht bedeckte Bahnen gegeneinander
isoliert.
Die streifenartigen Elektroden lassen sich durch Aufdampfen
anbringen, wobei während der Aufdampfung ein Raster paralleler Metalldrähte auf die Scheibe gestellt und als quelle des zu verdampfenden Metalles
ein Draht parallel zu den Hasterdrähten und in einem gewissen
Abstand ober diesen gespannt.benutzt wird.
Die Streifen 12 bestehen aus Gold und die Streifen IJ aus Aluminium.
Zwischen den Streifen 12 und 13 kann eine Spannung angelegt
werden, so dass die Verarmungsschicht den Kaum zwischen den Elektroden
nahezu vollständig beansprucht. Die verschiedenen Streifen der Ober-
und der Unterseite lassen sich weiter an ein nicht dargestelltes Messwerk
anechliessen. '
Das Messwerk kann ausser anderen Information auch registrieren, an welcher Stelle ein Teilchen die Scheibe trifft, da der bei diesem Auftreffen erzeugte Impuls ledig-lich in den Streifen 12 bzw; IJ auftritt,
dieaich am Auftrefipunkt kreuzen»
Es wird einleuchten, dass ausser- Korpuskularstrahlung auch
elektromagnetlach· Strahlung detektiert werden kann, wobei ein Detektor
nach der Erfindung z.B. zum "Lesen11 von Buchstaben benutzt werden kann·
Claims (1)
- PHM 2275614223 V-PATEKTANSfRUECHEt1. Halbleitervorrichtung zum Detektieren und/oder Messen von Strahlung, insbesondere Strahlung geladener Teilchen, welche Vorrichtung aus einer einkristallscheibe eines Halbleitermaterials besteht, von der eine der beiden einander gegenüber liegenden Eauptfiäctoen eine Elektrode gleichrichtender Natur und die andere Fläche eine Elektrode ohm-scher Natur trägt , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden einander gegenüber liegenden Hauptflächen der Scheibe mit Je einer Anzahl paralleler, streifenartiger, gegeneinander isolierter Elekxroden versehen sind, wobei die Streifen auf einer Seite der Scheibe die Greifen auf der anderen Seite der Scheibe kreuzen.2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe aus Silicium besteht.5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe n-Tyρ Leitfähigkeit aufweist.4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden gleichrichtender Natur aus Gold bestehen und mit der Scheibe einen üebergang des Schottky-Typs bilden, während die Elektroden ohmischer Natur aus auf der Scheibe niedergeschlagenem Aluminium bestehen.5. Schaltungeanordnung mit einer Halbleitervorrichtung zum Detektieren und/oder Messen von Strahlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Elektroden gleichrichtender Natur und denen ohmischer Natur eine Spannung angelegt -wird, so dass die erhaltene Verarmungsschicht nahezu den ganzen üaum zw^scnen den Elektroden beansprucht.- 009822/0578 ; . -
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