DE1803140C3

DE1803140C3 - Semiconductor device for radiation detection

Info

Publication number: DE1803140C3
Application number: DE19681803140
Authority: DE
Inventors: Jacob Anne; Dieperink Johan Hendrik; Mulder Karel; Amsterdam Denboer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-10-25
Filing date: 1968-10-15
Publication date: 1977-01-13

Description

fende voneinander getrennte Elektrodenstreifen un-•tetteüt ist dadrürsfcüf ©e>löeÄäzeichnet, daß wenigstens zwischen ^rej, ,benachbarten Elektrodenstreifen der gleichen Elektrode zur Unterdrückung des elektrischen Obersprechens eine Hilfsspannung angelegt ist die klein gegenüber der Polarisationsspannung istRemove the separated electrode strips is dadrürsfcüf © e> löeÄä that at least between ^ rej,, adjacent electrode strips the same electrode to suppress the electrical crosstalk an auxiliary voltage which is small compared to the polarization voltage

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens die mit der Halbleiterscheibe den gleichrichtenden Übergang bildende Elektrode in Streifen unterteilt ist und die Hilfsspannungen zwischen diesen Elektrodenstreifen angelegt sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized that at least that with the semiconductor wafer forming the rectifying junction Electrode is divided into strips and the auxiliary voltages are applied between these electrode strips are.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß die Potentialdifferenz zwischen zwei Streifen einer Elektrode höchstens gleich der Hilfsspannung ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the potential difference between two strips of an electrode is at most equal to the auxiliary voltage.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, bei der die zu einer gleichen Elektrode gehörenden Elektrodenstreifen wenigstens teilweise in Zweiergruppen mit Mitteln verbunden sind, mittels deren die Differenz der elektrischen Signale der beiden Streifen einer Gruppe abgenommen werden kann, dadurch gekennzeichnet daß die Hilfsspannung zwischen verschiedenen Gruppen angelegt ist.4. Device according to one or more of the preceding claims, in which the same Electrode belonging electrode strips at least partially in groups of two with means are connected, by means of which the difference in the electrical signals of the two strips one Group can be removed, characterized in that the auxiliary voltage between different Groups is created.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Hilfsspannung einen zeitlich alternierenden Charakter hat.5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized that the auxiliary voltage has a time-alternating character.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung zum Strahlungsnachweis, die eine einkristalline Halbleiterscheibe enthält, deren einander gegenüberliegende Flächen mit Elektroden versehen sind, wobei eine der Elektroden einen gleichrichtenden Übergang mit der Scheibe bildet, der durch eine zwischen den Elektroden angelegte Polarisationsspannung in Sperrichtung polarisiert ist während die andere Elektrode als leitender Anschluß für die Scheibe dient, und bei der mindestens eine Elektrode in mehrere parallel verlaufende voneinander getrennte Elektroden-Streifen unterteilt ist Eine derartige Unterteilung mindestens einer der Elektroden wird verwendet um die Stelle, an der die Strahlung einfällt bestimmen zu können. The invention relates to a semiconductor radiation detection device which is a single crystal Contains semiconductor wafer, the opposing surfaces of which are provided with electrodes, wherein one of the electrodes forms a rectifying junction with the disk through an between polarization voltage applied to the electrodes is reverse polarized while the other Electrode serves as a conductive connection for the disc, and in the case of at least one electrode in several parallel running separate electrode strips is subdivided at least one such subdivision one of the electrodes is used to determine the point at which the radiation is incident.

Mit solchen, aus IEEE Transactions on Nuclear Science, NS-13 (1966) 3,208-213 bekannten Detektoren können verschiedenartige Messungen sowohl an teilchenstrahlung als auch an elektromagnetischer Strahlung durchgeführt werden. Es kann 2. B. außer der Stelle der einfällenden Strahlung ihre Intensität und/öder Winkelverteilung gemessen werden, aber auch z. B. die Energie oder die Masse der zu detektierenden Teilchen der Strahlung»With such detectors known from IEEE Transactions on Nuclear Science, NS-13 (1966) 3,208-213 Various types of measurements can be carried out on both particle radiation and electromagnetic radiation be performed. In addition to the location of the incident radiation, there can be, for example, its intensity and / or wastage Angular distribution can be measured, but also z. B. the Energy or the mass of the radiation particles to be detected »

Es ist bekannt, daß bei derartigen Vorrichtungen ein elektrisches Obersprechen zwischen den Elektrodenstreifen auftreten kann, d, h- daß neben dem gewünschten Signal an einem Elektrodenstreifen kleinere parasitäre, Signale an anderen Elektrodenstreifen wahrgenommen werden. Dabei hat es sich gezeigt daß die Größe der parasitären Signale auch von der Dicke der Halbleiterscheibe des Detektors abhängig ist und daß insbesondere bei Detektoren mit dünner Halbleiterscheibe, wie (dEfdx)-Detektoren, ein sehr starkes Übersprechen auftritt Die Abhängigkeit von der Scheibendicke ist die Folge einer kapazitiven Kopplung zwisenen den beiden auf den einander gegenüberliegenden Sehender Scheiben befindlichen Elektroden.It is known that in such devices a electrical crosstalk between the electrode strips can occur, that is, in addition to the desired Signal on one electrode strip smaller parasitic signals perceived on other electrode strips will. It has been shown that the size of the parasitic signals also depends on the thickness of the Semiconductor wafer of the detector is dependent and that, especially in detectors with a thin semiconductor wafer, like (dEfdx) detectors, a very strong crosstalk occurs The dependence on the pane thickness is the result of a capacitive coupling between the two the two electrodes located on the opposite sides of the discs.

Um das elektrische Übersprechen über diese kapazitive Kopplung zu beseitigen, wurde bereits vorgeschlagen, st?tt des Potentials eines einzigen Elektrodenstreifens den Potentialunterschied zwischen zwei Elektrodenstreifen als das die Information enthaltende Signal am Detektor abzunehmen. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Elektrodenstreifen in Zweiergruppen unterteilt werden, wobei zwischen den beiden Elektrodenstreifen jeder Gruppe die Primärwicklung eines kleinen Transformators geschaltet ist. wodurch an der Sekundärseite dieses Transformators nur die Differenzspannung der beireffenden beiden Elektrodenstreifen erscheint. Meistens wird dabei die Polarisationsspannung je Gruppe an die Mittenanzapfungen der Transformatoren gelegt.In order to eliminate the electrical crosstalk via this capacitive coupling, it has already been proposed that equates the potential of a single electrode strip to the potential difference between two electrode strips than to take the signal containing the information at the detector. This can e.g. B. achieved thereby be that the electrode strips are divided into groups of two, with between the two Each group of electrode strips is connected to the primary winding of a small transformer. whereby on on the secondary side of this transformer only the differential voltage between the two electrode strips being referred to appears. Usually the polarization voltage per group is applied to the center taps of the Transformers placed.

Tatsächlich läßt sich auf die beschriebene Weise das Übersprechen mit dünner Halbleiterscheibe auf einen Pegel herabsetzen, der auch bei Detektoren mit einer HalWeiterscheibe derartiger Dicke, daß die erwähnte kapazitive Kopplung keine bedeutende Rolle spielen kann, wahrgenommen wird.In fact, the crosstalk with a thin semiconductor wafer can be carried out in one go in the manner described Reduce the level, even in the case of detectors with a Hal further disc of such a thickness that the mentioned capacitive coupling cannot play a significant role is perceived.

In der Praxis stellt es sich heraus, daß das elektrische Übersprechen sowohl bei einer dünnen Halbleiterscheibe, bei der der durch die erwähnte kapazitive Kopplung gelieferte Beitrag beseitigt ist, als auch bei einer dicken Halbleiterscheibe für viele Messungen dennoch unerwünscht groß ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das elektrische Übersprechen weiter herabgesetzt ist.In practice it turns out that the electrical Crosstalk both in the case of a thin semiconductor wafer in which the capacitive Coupling provided contribution is eliminated, as well as with a thick semiconductor wafer for many measurements is nevertheless undesirably large. The invention is therefore based on the object of a semiconductor device of the type mentioned at the outset, in which the electrical crosstalk is further reduced.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine derartige Herabsetzung des Übersprechpegels durch die Anwendung von Hilfsspannungen zwischen benachbarten Elektrodenstreifen der gleichen Elektrode erzielbar ist Die genannte Aufgabe wird daher erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwischen zwei benachbarten Elektrodenstreifen der gleichen Elektrode zur Unterdrückung des elektrischen Übersprechens eine Hilfsspannung angelegt ist, die klein gegenüber der Polarisationsspannung ist.Surprisingly, it has been found that such a reduction in the crosstalk level by the Use of auxiliary voltages between adjacent electrode strips of the same electrode can be achieved The stated object is therefore achieved according to the invention in that at least two adjacent Electrode strips of the same electrode to suppress electrical crosstalk one Auxiliary voltage is applied, which is small compared to the polarization voltage.

Die Erfindung ist insbesondere bei solchen Halbleitervorrichtungen von Vorteil, die einen Detektor enthalten, dessen beide Elektroden in mehrere parallel verlaufende voneinander getrennte Elektrodenstreifen unterteilt sind, wobei die Elektrodenstreifen auf einer Seite der Scheibe die auf der anderen Seite der Scheibe kreuzen. Die Polarisationsspannung hat bei diesen Halbleitervorrichtungen häufig einen Wert bei dem die am in der Sperrichtung polarisierten gleichrichtenden Obergang gebildete Verarmungsschicht den Raum zwischen den beiden Elektroden völlig oder nahezu völligThe invention is particularly with such semiconductor devices Advantageous that contain a detector whose two electrodes in several parallel running separate electrode strips are divided, the electrode strips on one Side of the disc that cross on the other side of the disc. The polarization voltage has in these Semiconductor devices often have a value at that of the most reverse polarized rectifying devices Transition formed depletion layer completely or almost completely the space between the two electrodes

ausfülltfills out

Solche Detektoren eignen sich sehr gut für Anwendungen, bei denen eine Ortsbestimmung der zu delektierenden Strahlung in zwei Koordinaten wichtig ist, und bei einer derartigen Ortsbestimmung ist offensteht-Hch die Unterdrückung des Obersprechens sehr erwünscht Außerdem sind diese Detektoren infolge der Tatsache, &j3 praktisch der ganze Raum zwischen den Elektroden als empfindlicher Raum benutzt werden kann, geeignet zur Verwendung als (dE/dx)-Detektor. In diesem Falle werden diese Detektoren vorzugsweise mit einer dünneu Halbleiterscheibe ausgeführt, wodurch die wahrzunehmenden Signale klein sind, so daß die Unterdrückung des Übersprechens extra wichtig istSuch detectors are well suited for applications where a location determination is important to delektierenden radiation in two coordinates, and in such a location determination is open-Hch the suppression of the upper crosstalk is highly desirable In addition, these detectors are due to the fact & j3 virtually all of Space between the electrodes can be used as a sensitive space, suitable for use as a (dE / dx) detector. In this case, these detectors are preferably implemented with a thin new semiconductor wafer, as a result of which the signals to be perceived are small, so that the suppression of crosstalk is extra important

Pie Anwendung der Erfindung erweist sich als besonders .vorteilhaft in den Fällen, in den^ der gleichrichtende Obergang vom Schottky-Typ istThe application of the invention proves to be particularly advantageous in those cases in which the rectifying transition is of the Schottky type

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens die mit der Halbleiterscheibe den gleichrichtenden Obergang bildende Elektrode in Streifen unterteilt, und es wird ungeachtet der Tatsache, ob die andere Elektrode in Streifen unterteilt ist das Obersprechen bereits größtenteils unterdrückt, wenn die Hilfsspannungen zwischen den Elektrodenstreifen der den gleichrichtenden Übergang bildenden Elektrode angelegt sind.According to a development of the invention is at least the electrode, which forms the rectifying transition with the semiconductor wafer, is divided into strips, and it becomes crosstalk regardless of whether the other electrode is divided into strips already largely suppressed when the auxiliary voltages between the electrode strips of the rectifying junction forming electrode are applied.

Es empfiehlt sich, beim Anlegen der Hilfssparnung dafür zu sorgen, daß der Wert der Spannungsdifferenz zwischen zwei beliebig gewählten Elektrodenstreifen der gleichen Elektrode beschränkt bleibt Vorzugsweise ist diese Spannungsdifferenz nicht größer als die Hilfsspannung. When creating the auxiliary savings, it is advisable to ensure that the value of the voltage difference Preferably, it remains restricted between two arbitrarily selected electrode strips of the same electrode this voltage difference is not greater than the auxiliary voltage.

Eine besondere wichtige Weiterbildung der Erfindung bei einer Vorrichtung, bei der die zur gleichen Elektrode gehörenden Elektrodenstreifen wenigstens teilweise in Zweiergruppen mit Mitteln verbunden sind, durch die die Differenz der elektrischen Signale der beiden Streifen an einer Gruppe abgenommen werden kann, ist dadurch gekennzeichnet daß die Hilfsspannung zwischen verschiedenen Gruppen angelegt ist Hierbei werden dadurch, daß die elektrischen Signale zwischen den beiden Streifen einer Gruppe abgenommen werden, die parasitären Signale infolge der erwähnten kapazitiven Kopplung beseitigt, während das restliche Übersprechen durch die angelegte Hilfsspannung unterdrückt wird.A particularly important development of the invention in a device in which the same Electrode belonging to electrode strips are at least partially connected in groups of two with means, by which the difference in the electrical signals of the two strips on a group can be taken can, is characterized in that the auxiliary voltage is applied between different groups In this way, the electrical signals between the two strips of a group are removed the parasitic signals due to the aforementioned capacitive coupling are eliminated, while the remaining crosstalk from the applied auxiliary voltage is suppressed.

Vorteilhaft kann eine Hilfsspannung alternierender Natur Verwendung finden, wodurch Einflüsse der angelegten Hilfsspannung auf die Eigenschaften der Elektrodenstreifen zeitlich gleichmäßig über sämtliche Elektrodenstreifen verteilt werden.An auxiliary voltage of an alternating nature can advantageously be used, which influences the applied voltage Auxiliary voltage on the properties of the electrode strips evenly over all of the time Electrode strips are distributed.

Die Erfindung wird an Wand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im folgenden näher erläutert Es zeigtThe invention is based on exemplary embodiments in connection with the drawing explained in more detail below It shows

F i g. 1 schematisch eine Halbleitervorrichtung,F i g. 1 schematically shows a semiconductor device,

Fig.2 schematisch eine andere Halbleitervorrichtung. .-,.,.. ■ , . , ·· r . ..·.-.;·■Fig. 2 schematically shows another semiconductor device. .-,., .. ■,. , ·· r. .. · .- .; · ■

Fig. t zeigt, .eine, Halbleitervorrichtung, mit,ejner Einkristallscheibe 1 aus Halbleitermaterial, deren beide größere einander gegenüberliegende Flächen mit Elektroden 2 bzw. 16 versehen sind, wobei wenigstens die Elektrode 16 einen gleichrichtenden Übergang^ mit der. Scheibe 1 bildet und zwischen den Elektroden'2 und mit Hilfe einer Spannungsquelle 7 eine Polarisationsspannung angelegt ist, wobei der gleichrichtende Über- gang in der Sperrichtung polarisiert ist und die andere Elektrode 2 einen leitenden Übergang mit der Scheibe bildet während die Elektrode 16 in mehrere parallele voneinander getrennte Elektrodenstreifen 3,4,5 und-6 unteneilt ist ,. . . " ,._: Fig. T shows .a, semiconductor device, with, a single crystal disk 1 made of semiconductor material, the two larger opposing surfaces of which are provided with electrodes 2 and 16, respectively, wherein at least the electrode 16 has a rectifying junction ^ with the. Disc 1 forms and a polarization voltage is applied between the electrodes 2 and with the aid of a voltage source 7, the rectifying transition being polarized in the reverse direction and the other electrode 2 forming a conductive transition with the disc while the electrode 16 has several parallel ones separate electrode strips 3,4,5 and 6 is down approaches. . . ",. _:

. Zwischen mindestens zw.ei benachbarten Elektrodenstreifen, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen den Elektrodenstreifen 3 und 4,4. und 5 bzw. 5 und 6, ist zur Unterdrückung des, elektrischen Übersprechens zwischen den Ejektrqdlenstreifen eine Hflfsspannung angelegt, dje Idein, gegenüber der Polarisationsspannung ist» Egese^ Hilfsspanjiung wird durch die Spannungsquelje S geliefert, die ,auf «bliche Weise mittels eines Kondensators 17 entkoppelt werden kann. Dabei ist die Hilfsspannung so angelegt, daß die Potentialdifferenz zwischen zwei der Elektrodenstreifen 3,4, 5 und 6 höchstens gleichder Hilfsspannung ist,Hierdurch wird erreicht, daß dip Potentialdifferenzen zwischen der Elektrode 2 einerseits und jedem der Elektrodenstreifen 3,4,5 und 6 andererseits praktisch,gleich sind.. Between at least two adjacent electrode strips, in the present exemplary embodiment between the electrode strips 3 and 4, 4. and 5 or 5 and 6, is to suppress electrical crosstalk an auxiliary voltage between the ejector tube applied, dje Idein, opposite the polarization voltage is »Egese ^ auxiliary spanjiung is through the Spannquelje S delivered, which, in the usual way, by means of a capacitor 17 can be decoupled. The auxiliary voltage is applied in such a way that the potential difference between two of the electrode strips 3, 4, 5 and 6 is at most equal to the auxiliary voltage it is achieved that dip potential differences between the electrode 2 on the one hand and each of the electrode strips 3,4,5 and 6 on the other hand practically, the same are.

Die Größe der Hilfsspannung, die für eine gute Unterdrückung des Obersprechens erforderlich ist erweist sich als abhängig vom angewendeten Detektor. Dabei spielen z. B. das Halbleitermaterial und der Abstand zwischen den Elektrodenstreifen eine Rolle. Es besteht die Vermutung, daß das Übersprechen über Oberflächenkanäle erfolgt die durch die Anlegung der Hilfsspannung gesperrt werden. Übrigens kann für jeden Fall die gewünschte Hilfsspannung vom Fachmann auf einfache Weise experimentell ermittelt werden. Bei den üblichen Detektoren ist der Abstand zwischen den Elektrodenstreifen meistens kleiner als 1 mm und vorzugsweise von der Größenordnung von 100 μηι. Die erforderliche Hilfsspannung liegt üblicherweise reichlich unterhalb des Pepels, bei dem ein Durchschlag zwischen benachbarten Elektrodenstreifen auftritt. In der Praxis werden meistens mit einer Hilfsspannung in der Größenordnung von 1 V gute Ergebnisse erzielt Die Polarisationsspannung liegt in der Praxis üblicherweise zwischen etwa 10 V und etwa 1 kV. Die Hilfsspannung ist klein gegenüber der Polarisationsspannung und jedenfalls so gewählt daß durch sie das elektrische Feld, das durch die Polarisationsspannung im Halbleiterkörper erzeugt wird, praktisch nicht beeinträchtigt wird.The size of the auxiliary voltage, which is necessary for good crosstalk suppression, proves depends on the detector used. Play z. B. the semiconductor material and the distance a roll between the electrode strips. There is a presumption that the crosstalk is about Surface channels are made which are blocked by the application of the auxiliary voltage. By the way, it can be for everyone If the desired auxiliary voltage can be determined experimentally in a simple manner by a person skilled in the art. at With the usual detectors, the distance between the electrode strips is usually less than 1 mm and preferably of the order of 100 μm. The required Auxiliary voltage is usually well below the peak at which a breakdown occurs between adjacent electrode strips occurs. In practice, an auxiliary voltage is usually used in the A magnitude of 1 V achieved good results. In practice, the polarization voltage is usually between about 10 V and about 1 kV. The auxiliary voltage is small compared to the polarization voltage and in any case chosen so that through them the electric field created by the polarization voltage in the semiconductor body is generated, is practically not affected.

Die Scheibe 1 kann aus n-Ieitendem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 10 000 Ohm · cm bestehen, und sie ist 1000 μιη dick. Die größeren Flächen der Scheibe 1 sind z. B. rechteckig mit Abmessungen von 3 χ 1 cm. Die Elektroden 2 und 16 können aus Gold bestehen und auf eine übliche Weise auf der Halbleiterscheibe 1 angebracht sein. Die Streifen 3,4,5 und 6 sind z. B. 425 μηι breit, während ihr Abstand voneinander etwa 75 μιη beträgt Die Elektrode 16 ist dabei z. B. in etwa 50 Elektrodenstreifen unterteilt. Davon sind in der Figur vier schematisch angegeben.The wafer 1 can be made of n-conductive silicon with a specific resistance of 10,000 ohm · cm exist, and it is 1000 μm thick. The larger areas the disc 1 are z. B. rectangular with dimensions of 3 χ 1 cm. The electrodes 2 and 16 can be made from Consist of gold and be attached to the semiconductor wafer 1 in a conventional manner. The strips 3,4,5 and 6 are e.g. B. 425 μηι wide, while their distance from each other The electrode 16 is about 75 μm. B. divided into about 50 electrode strips. Of that are indicated schematically in the figure four.

Der in der Sperrichtung polarisierte Übergang zwischen der Halbleiterscheibe 1 und der Elektrode 16 ist vom Schottky-Typ. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt ,die Polarisationsspannung etwa 200 V und dieHiUsj^annurigetwai¹/'The junction polarized in the reverse direction between the semiconductor wafer 1 and the electrode 16 is of the Schottky type. In the present embodiment, the polarization voltage is about 200 V and the HiUsj ^ annurigetwai ¹ / '

dieHiUsj^annurigjetwafiii/·:, _:v, ,_: ? ...<·, Atif übliche Weise können die elektrischen Signale für die Ortsbestimmung an. passend bemessenen Impedanzen 9, 10, 11 und f2 abgenommen werden. Soll außerdem z. B. auch die im Detektor absorbierte Energie gemessen werden, so kann den Klemmen 14 und 15 über der Impedanz 13 ein Signal entnommen werden, das z. B. einem Ladungsverstärker und ferner üblichen Meß- und/oder Registriergeräten zugeführt werden kann.
Als zweites Ausführungsbeispiel wird an Hand derdieHiUsj ^ annurigjetwafiii / · :, _: v _,,: ? ... <·, Atif usual way can send the electrical signals for location determination. appropriately sized impedances 9, 10, 11 and f2 can be removed. Should also z. B. the energy absorbed in the detector can be measured, a signal can be taken from the terminals 14 and 15 via the impedance 13, which z. B. a charge amplifier and also conventional measuring and / or recording devices can be supplied.
As a second embodiment, on the basis of

F i g. 2 ein (dE/dx)- Detektor beschrieben. Solche Zähler finden z. B. häufig Anwendung in sogenannten (dE/dx)-Teleskopen für Wahrnehmungen an Strahlung elektrisch geladener Teilchen, wie «-Teilchen, Deuteronen und Protonen.F i g. 2 describes a (dE / dx) detector. Such counters find z. B. often used in so-called (dE / dx) telescopes for perception of radiation from electrically charged particles, such as -particles, deuterons and protons.

Der (dE/dx)-Detektor nach F i g. 2 enthält eine Siliciumscheibe 20, die einen Durchmesser von etwa 25 mm haben kann. Die Dicke der Scheibe beträgt z.B. 300 μΐη. Auf die obere Fläche der Scheibe, die n-leitend ist und einen spezifischen Widerstand von etwa 5000 Ohm cm hat, ist eine aus reinem Gold bestehende Elektrode von etwa 2 · 10~⁴ g/cm² aufgedampft, die in mehrere parallele voneinander getrennte Streifen 21 unterteilt ist Auf die untere Fläche der Scheibe ist eine in Streifen 22 unterteilte Elektrode aus Aluminium aufgedampft wobei die Streifen 22 die Streifen 21 kreuzen. Die Streifen 22 von z. B. 5 ■ 10"⁵ g/cm² sind in der Figur durch gestrichelte Linien dargestellt.The (dE / dx) detector according to FIG. 2 contains a silicon wafer 20, which may have a diameter of about 25 mm. The thickness of the disk is, for example, 300 μm. , The n-type is on the upper surface of the wafer and a resistivity of about 5000 ohm-cm, has a current of pure gold electrode of about 2 x 10 ^-4 g / cm ² is deposited, in a plurality of parallel mutually separated strip 21 is divided An electrode made of aluminum, divided into strips 22, is vapor-deposited onto the lower surface of the disk, the strips 22 crossing the strips 21. The strips 22 of e.g. B. 5 ■ 10 " ⁵ g / cm ² are shown in the figure by dashed lines.

Auf dem hochohmigen Silicium bildet die aus Gold bestehende Elektrode einen Übergang vom Schottky-Typ. Dieser Obergang ist mit Hilfe einer Spannungsquelle 23, die in den mit den Streifen 21 und den Streifen 22 verbundenen Kreis geschaltet ist in der Sperrrichtung polarisiert Dabei bilden die Streifen 22 einen leitenden Übergang mit der Scheibe. Bei der gewählten Polarisationsspannung von 150 V füllt die an den Streifen 21 gebildete Verarmungsschicht praktisch den ganzen Raum zwischen den Elektroden aus.The gold electrode forms a Schottky-type junction on the high-resistance silicon. This transition is polarized in the reverse direction with the aid of a voltage source 23 which is connected in the circuit connected to the strips 21 and the strips 22. The strips 22 form one conductive transition with the disc. With the selected polarization voltage of 150 V, the depletion layer formed on the strips 21 fills practically the entire space between the electrodes.

Die Elektrodenstreifen 21 und 22 sind z.B. 13mm breit und der Abstand zwischen zwei benachbarten Streifen beträgt etwa 100 μπι.The electrode strips 21 and 22 are, for example, 13mm wide and the distance between two adjacent strips is about 100 μm.

Für die Elektrodenstreifen 21a und 216 ist in der Figur angegeben, wie die Streifen in Zweiergruppen mit kleinen Transformatoren 25 bzw. 26 verbunden sind. Die übrigen Elektrodenstreifen 21 sind völlig entsprechend angeschlossen. Diese Anschlüsse sind jedoch der Übersichtlichkeit halber nur schematisch durch Blöcke 27 angegeben. Die Primärwicklung des TransformatorsFor the electrode strips 21a and 216 it is indicated in the figure how the strips in groups of two with small transformers 25 and 26 are connected. The remaining electrode strips 21 are connected in a completely corresponding manner. However, these connections are the For the sake of clarity, indicated only schematically by blocks 27. The primary winding of the transformer

25 ist mit zwei Streifen 21a, die des Transformators 26 mit zwei Streifen 216 verbundea Die Mittenanzapfungen der Primärwicklungen der Transformatoren 25 und25 is provided with two strips 21a, those of the transformer 26 with two strips 216 verbunda The center taps of the primary windings of transformers 25 and

26 sind mit der Spannungsquelle 23 verbunden. Beim Transformator 26 ist in diese Verbindung mit der Spannungsquelle 23 eine Spannungsquelle 28 in Reihe eingefügt Erforderlichenfalls kann eine Kapazität 36 parallel zur Spannungsquelle 28 geschaltet werden. Mit Hilfe der Spannungsquelle 28 ist eine Hilfsspannung von etwa Ϊ V angelegt Dabei ist für die beiden Streifen einer Gruppe 21a ebenso wie für die Streifen der Gruppe 216 das angelegte Potential das gleiche, während die Hufsspannung zwischen der Gruppe 21a und der Gruppe 216 angelegt ist Auf der Sefcnndärseite der Transformatoren 25 and 26 können die elektrischen Signale, die zwischen den Streifen 21a bzw. zwischen den Streifen 216 auftreten, abgenommen und z. B. über einen Impulsverstärker weheren Geräten zugeführt werden. Dieser Tefl der Vorrichtung ist für die Beschreibung der Erfindung nicht wesentlich und ist in der Figur nicht dargestellt26 are connected to the voltage source 23. In the transformer 26, a voltage source 28 is inserted in series into this connection with the voltage source 23. If necessary, a capacitance 36 can be connected in parallel to the voltage source 28 are switched. With the help of the voltage source 28 is an auxiliary voltage of about Ϊ V applied. The applied potential is the same for the two strips of a group 21a as well as for the strips of group 216, while the On the secondary side of the transformers 25 and 26, the electrical signals, occurring between the strips 21a or between the strips 216, removed and z. B. over a Pulse amplifiers are used for equipment. This part of the device is for the description of the invention is not essential and is not shown in the figure

Die den Transformatoren 25 und 26 entnommenenThose removed from transformers 25 and 26

elektrischen Signale enthalten die Information über den Ort, wo die Teilchen der einfallenden Strahlung den Detektor treffen.electrical signals contain the information about the place where the particles of the incident radiation hit the detector.

Üblicherweise wird das (dE/dx)-SignaI an einem Widerstand 29 abgenommen, der in Reihe mit der Spannungsquelle 23 in den die Streifen 21 und die Streifen 22 verbindenden Kreis geschaltet ist Dieses (dE/dx)-Signal enthält die Information über die Energie, die das betreffende Teilchen auf seinem Weg durch den Detektor an diesen abgegeben hatUsually the (dE / dx) -SignaI is picked up at a resistor 29, which is in series with the Voltage source 23 is connected in the circuit connecting the strips 21 and the strips 22 The (dE / dx) signal contains information about the energy that the particle in question has on its way through has given the detector to them

Werden beim geschilderten (dE/dx)-Detektor keine Vorkehrungen zur Beschränkung des Übersprechens getroffen, so können parasitäre Signale mit einer Größe von bis zu 30% der Größe des gewünschten Signals auftreten. Nachdem auf die übliche Weise das Übersprechen über die kapazitive Kopplung beseitigt worden ist ist dieser Prozentsatz auf etwa 10% verringert. Wird z. B. zwischen den Goldstreifen eine Hilfsspannung angelegt, so ergibt sich eine weitere Verbesserung bis auf etwa 4%.If the described (dE / dx) detector does not take precautions to limit crosstalk taken, parasitic signals can be up to 30% the size of the desired signal appear. After the crosstalk has been eliminated via the capacitive coupling in the usual way, this percentage is reduced to about 10%. Is z. If, for example, an auxiliary voltage is applied between the gold strips, this results in a further improvement of up to about 4%.

Es sei bemerkt daß mit Hilfe einer Gleichspannung eine wirkungsvolle Unterdrückung des Übersprechens erzielbar ist Oft wird jedoch aus Symmetrieerwägungen eine Hilfsspannung alternierender Natur bevorzugt die während eines Versuchs häufig das Vorzei chen ändert Auf diese Weise werden etwaige Einflüsse der Hilfsspannung auf die Eigenschaften der Elektrodenstreifen zeitlich gleichmäßig über die Eelektrodenstreifen verteilt Zu diesem Zweck kann als Spannungsquelle 28 eine Quelle Anwendung finden, die eine Wechselspannung mit einer Amplitude von etwa 1 V liefert Vorzugsweise wird eine Rechteckspannung benutzt weil der Vorzeich en wechsel dabei in einem sehr kurzen Teil der Periode erfolgt.It should be noted that a DC voltage is an effective means of suppressing crosstalk is achievable Often, however, for reasons of symmetry, an auxiliary voltage of an alternating nature is preferred, which is often the sign during an experiment In this way, any influences of the auxiliary voltage on the properties of the electrode strips are evenly distributed over the Eelectrode strips over time AC voltage with an amplitude of approximately 1 V supplies short part of the period.

Die Verwendung einer alternierenden Hilfsspannung bedeutet aber, daß im Elektrodensystem auch ein Ladungstransport auftritt der nicht durch detektierte Strahlung verursacht wird.The use of an alternating auxiliary voltage means, however, that a charge transport occurs in the electrode system that is not detected Radiation is caused.

Im vorliegenden Beispiel sind die Elektrodenstreifer einer Gruppe, ζ B. die Streifen 21a, benachbarte Streifen. Die Einteilung in Zweiergruppen kann jedoch auch auf andere Weise stattfinden. Es können z. B. zwei be nachbaue Elektrodenstreifen stets zu verschiedener Gruppen gehören, oder es kann die betreffende Elektrode in zwei Hälften unterteilt werden, wobei jeweils ein Elektrodenstreifen der einen Hälfte und ein Streifer der anderen Hälfte zu einer Gruppe zusammengefaßi werden.In the present example, the electrode strips are a group, ζ B. the strips 21a, adjacent strips. However, it can also be divided into groups of two take place in a different way. It can e.g. B. two be replica electrode strips always belong to different groups, or the electrode in question can be divided into two halves, each with one electrode strip of one half and one strip of the other half are combined to form a group will.

Die Erfindung ist offensichtlich nicht auf die beThe invention is obviously not applicable to the be

schriebenen Beispiele beschränkt, sondern für derwritten examples limited, but for the

Fachmann sind hn Rahmen der Erfindung manche AbSome experts are within the scope of the invention

änderungen möglich. Es können z. B. andere HalbleiterChanges possible. It can e.g. B. other semiconductors materialien, wie Ge, sowie andere Elektrodenmatenamaterials such as Ge, as well as other electrode matena lien, wie Magnesium and Platin, benutzt werdea Aucllien, such as magnesium and platinum, are used aucl können die elektrischen Signale zwischen zwei Elektrocan switch the electrical signals between two electro

denstreif en auf eine andere Weise als über einen Transstrip in a different way than through a trans formator, z.B. über einen Differenzverstärker, abgeconverter, e.g. via a differential amplifier nommen werden. Die Abmessungen des Detektors, dube taken. The dimensions of the detector, you

Streifenzahl und z. B. auch der spezifische WiderstancNumber of stripes and z. B. also the specific resistance

*o des Halbleitermaterials können geändert werden.* o of the semiconductor material can be changed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

-, claims:

it. .jiL semiconductor device for radiation detection, the one monocrystalline semiconductor wafer contains its opposing surfaces with electrodes are provided, one of the electrodes «Forms a rectifying transition with the disk, which is created by a small electrode The polarization voltage is polarized in the reverse direction, while the other electrode is more conductive Connection for djegScheib & serves and with the mm-